论文部分内容阅读
摘要 简要阐述了巴氏合金轴瓦存在的主要缺点，以郑州华润金属塑料复合轴瓦为应用试验目标，简述了金属塑料复合轴瓦的关键技术与性能，以及现场试验情况及结果，并将金属塑料复合瓦与传统的巴氏合金轴瓦进行了效益对比分析，通过试验得出：金属塑料复合轴瓦比巴氏合金轴瓦更具有推广价值。
关键词 金属塑料；复合轴瓦；巴氏合金；东雷抽黄泵站；应用；效益分析
中图分类号 TV675 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）17-0152-01
多年来，具有减磨特性的巴氏合金轴瓦，广泛用于水泵、电动机、水轮机、汽轮机机组。在长时间运行中，电站、泵站不同程度地存在着轴瓦温度偏高问题，烧瓦事故也时有发生，导致机组被迫停运，直接影响运行生产[1-3]。在东雷抽黄灌区的相关泵站，该现象也时有发生，影响了抗旱灌溉的正常进行，增大了机电工作人员的劳动强度，加大了维修养护成本。为了解决普通巴氏合金轴瓦运行工况要求高、检修难度大，且运行中容易烧瓦的生产实际问题，东雷抽黄管理局与郑州华润金属塑料复合瓦有限公司合作开展了“水泵用金属塑料复合轴瓦的应用试验”研究项目，现场试验在东雷抽黄管理局新民二级站进行。
东雷一期抽黄工程位于关中东部合阳、澄城、大荔3个县境内，是陕西省开发利用黄河水资源进行农田灌溉的大型高扬程灌区。设计灌溉面积6.8万hm2，有效面积5.58万hm2，共建有泵站28座，安装不同类型的抽水水泵131台，总装机容量11.62万kW。
新民二级站位于合阳县黑池镇太定村东约2 km塬下新民滩，设计灌溉农田1.03万hm2，总流量5.7 m3/s，净扬程148.71 m，1号机组为800DS-76X2型双吸双级离心泵，设计流量2.2 m3/s，2号机组为黄河3号离心泵，单机流量3.5 m3/s，2台机组各配套1台8 000 kW同步电动机。
1 巴氏合金轴瓦存在的主要缺点
在运行和维护中，巴氏合金轴瓦主要存在以下缺点：一是对油介质的要求较高。在运行时如果水封漏水会导致水窜入瓦室内，使润滑油的纯度降低，润滑油如果黏度异常或有杂质，会导致烧瓦。二是巴氏合金熔点较低，若润滑不良，轴瓦与转轴间产生摩擦，使温度升高，在很短的时间内就会将其烧坏。三是检修工作量大，一般2～3 d才能刮研1副黄河泵轴瓦，且对检修工人的刮研技术和经验要求较高[4]。
2 应用试验的目标
2010年12月，渭南市东雷抽黄管理局技术人员根据有关信息，专程到河南郑州华润金属塑料复合瓦有限公司现场考察，并邀请厂方专家多次来现场交流后，双方达成一致意见：虽然金属塑料复合轴瓦从未有过在水泵机组上应用的成功案例，但其具备取代巴氏合金轴瓦的可能性。可通过现场试验解决生产中的实际问题，并可达到推广新产品的目的。
2011年2月，渭南市东雷抽黄管理局与郑州华润金属塑料复合瓦有限公司决定，为了解决东雷抽黄以及沿黄灌区的水泵、电机轴瓦受巴氏合特性影响容易烧瓦的生产实际问题，成立了“水泵用金属塑料复合轴瓦的应用试验”研究课题组。东雷抽黄管理局负责提供试验场地、设备，负责安装轴瓦，并负责观测试验数据。华润金属塑料复合瓦有限公司负责根据东雷抽黄管理局提供的技术要求，调整金属塑料复合瓦的配方和工艺，制造产品。
3 金属塑料复合轴瓦的关键技术与性能
3.1 关键技术
金属塑料复合轴瓦是将表面高分子合金材料与中介层（铜螺旋、青铜球粉、薄钢板等）经压制烧结塑化等工艺制成瓦面，再经钎焊或结构胶粘接于各种形状的瓦基复合而成。其主要应用动、静压或甘油润滑滑动轴承材料，在油膜工作状态下轴承仅起支撑作用，轴承表面摩擦层工作的前提是设备启动、停机过程中油膜发生破坏或瞬间失油。
3.2 性能
一是低摩擦性能优良。瓦面采用摩擦系数低的塑料合金材料，有效提高了设备运行的可靠性。二是耐磨性能良好[5]。大量的试验和实践都证明，塑料合金不发生热粘着磨损，即使轴承失效也不会伤及轴颈。三是导热系数小，减小了瓦基的热变形。四是安装和维修设备时无需刮研瓦面。五是可以适应油润滑、脂润滑的工况，甚至在油水混合工况下设备仍可正常运行[6]。
4 现场试验情况
2011年6月16日，将定向制作的金属塑料复合轴瓦安装在东雷抽黄管理局新民二级站的二号水泵上。夏灌开机后，首次启动二号机组，约0.5 h后，非轴伸端轴瓦测点温度升至68 ℃，随后继续上升至91 ℃后稳定下来，运行正常。2 d后，温度开始下降至54 ℃后稳定下来。之后2个月，非轴伸端轴瓦还有几次升温，但均未超过80 ℃。而轴伸端轴瓦测点温度在整个夏灌中一直稳定在52～68 ℃。
2012年春灌前，重新加工并调整装轴瓦配间隙的金属塑料复合轴瓦运抵现场，安装于新民二级站二号水泵和电机上。春灌678 h运行中，轴瓦测点温度为45～50 ℃；夏灌505 h运行中，轴瓦测点温度为60～70 ℃。
5 现场试验结果
2011年10月3日，经对二号机组试验轴瓦进行解体检查，发现运行463 h的试验轴瓦虽然泵轴完好，但有大面积灼烧、发黑，局部开裂现象，经分析，出现该现象的原因是装配间隙过小，油膜形成的不够，轴瓦与泵轴直接摩擦形成高温（实时检测瓦盖测点温度最高达91 ℃）。因试验轴瓦损伤较大，经重新加工金属塑料复合轴瓦，并加大装配间隙，试验继续。
2012年10月，解体检查调整装轴瓦配间隙后运行了1 184 h试验的轴瓦，轴伸端轴瓦仅局部有灼烧、发黑，其余完好。经分析，瓦面局部灼烧、发黑还是由于装配间隙偏小，局部接触面缺油干摩擦引起的，没有发生烧瓦伤轴事故，但仍能继续使用。如果是采用巴氏合金轴瓦，运行的时间最多为几十分钟，就需要更换新的轴瓦。
6 效益分析
关键词 金属塑料；复合轴瓦；巴氏合金；东雷抽黄泵站；应用；效益分析
中图分类号 TV675 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）17-0152-01
多年来，具有减磨特性的巴氏合金轴瓦，广泛用于水泵、电动机、水轮机、汽轮机机组。在长时间运行中，电站、泵站不同程度地存在着轴瓦温度偏高问题，烧瓦事故也时有发生，导致机组被迫停运，直接影响运行生产[1-3]。在东雷抽黄灌区的相关泵站，该现象也时有发生，影响了抗旱灌溉的正常进行，增大了机电工作人员的劳动强度，加大了维修养护成本。为了解决普通巴氏合金轴瓦运行工况要求高、检修难度大，且运行中容易烧瓦的生产实际问题，东雷抽黄管理局与郑州华润金属塑料复合瓦有限公司合作开展了“水泵用金属塑料复合轴瓦的应用试验”研究项目，现场试验在东雷抽黄管理局新民二级站进行。
东雷一期抽黄工程位于关中东部合阳、澄城、大荔3个县境内，是陕西省开发利用黄河水资源进行农田灌溉的大型高扬程灌区。设计灌溉面积6.8万hm2，有效面积5.58万hm2，共建有泵站28座，安装不同类型的抽水水泵131台，总装机容量11.62万kW。
新民二级站位于合阳县黑池镇太定村东约2 km塬下新民滩，设计灌溉农田1.03万hm2，总流量5.7 m3/s，净扬程148.71 m，1号机组为800DS-76X2型双吸双级离心泵，设计流量2.2 m3/s，2号机组为黄河3号离心泵，单机流量3.5 m3/s，2台机组各配套1台8 000 kW同步电动机。
1 巴氏合金轴瓦存在的主要缺点
在运行和维护中，巴氏合金轴瓦主要存在以下缺点：一是对油介质的要求较高。在运行时如果水封漏水会导致水窜入瓦室内，使润滑油的纯度降低，润滑油如果黏度异常或有杂质，会导致烧瓦。二是巴氏合金熔点较低，若润滑不良，轴瓦与转轴间产生摩擦，使温度升高，在很短的时间内就会将其烧坏。三是检修工作量大，一般2～3 d才能刮研1副黄河泵轴瓦，且对检修工人的刮研技术和经验要求较高[4]。
2 应用试验的目标
2010年12月，渭南市东雷抽黄管理局技术人员根据有关信息，专程到河南郑州华润金属塑料复合瓦有限公司现场考察，并邀请厂方专家多次来现场交流后，双方达成一致意见：虽然金属塑料复合轴瓦从未有过在水泵机组上应用的成功案例，但其具备取代巴氏合金轴瓦的可能性。可通过现场试验解决生产中的实际问题，并可达到推广新产品的目的。
2011年2月，渭南市东雷抽黄管理局与郑州华润金属塑料复合瓦有限公司决定，为了解决东雷抽黄以及沿黄灌区的水泵、电机轴瓦受巴氏合特性影响容易烧瓦的生产实际问题，成立了“水泵用金属塑料复合轴瓦的应用试验”研究课题组。东雷抽黄管理局负责提供试验场地、设备，负责安装轴瓦，并负责观测试验数据。华润金属塑料复合瓦有限公司负责根据东雷抽黄管理局提供的技术要求，调整金属塑料复合瓦的配方和工艺，制造产品。
3 金属塑料复合轴瓦的关键技术与性能
3.1 关键技术
金属塑料复合轴瓦是将表面高分子合金材料与中介层（铜螺旋、青铜球粉、薄钢板等）经压制烧结塑化等工艺制成瓦面，再经钎焊或结构胶粘接于各种形状的瓦基复合而成。其主要应用动、静压或甘油润滑滑动轴承材料，在油膜工作状态下轴承仅起支撑作用，轴承表面摩擦层工作的前提是设备启动、停机过程中油膜发生破坏或瞬间失油。
3.2 性能
一是低摩擦性能优良。瓦面采用摩擦系数低的塑料合金材料，有效提高了设备运行的可靠性。二是耐磨性能良好[5]。大量的试验和实践都证明，塑料合金不发生热粘着磨损，即使轴承失效也不会伤及轴颈。三是导热系数小，减小了瓦基的热变形。四是安装和维修设备时无需刮研瓦面。五是可以适应油润滑、脂润滑的工况，甚至在油水混合工况下设备仍可正常运行[6]。
4 现场试验情况
2011年6月16日，将定向制作的金属塑料复合轴瓦安装在东雷抽黄管理局新民二级站的二号水泵上。夏灌开机后，首次启动二号机组，约0.5 h后，非轴伸端轴瓦测点温度升至68 ℃，随后继续上升至91 ℃后稳定下来，运行正常。2 d后，温度开始下降至54 ℃后稳定下来。之后2个月，非轴伸端轴瓦还有几次升温，但均未超过80 ℃。而轴伸端轴瓦测点温度在整个夏灌中一直稳定在52～68 ℃。
2012年春灌前，重新加工并调整装轴瓦配间隙的金属塑料复合轴瓦运抵现场，安装于新民二级站二号水泵和电机上。春灌678 h运行中，轴瓦测点温度为45～50 ℃；夏灌505 h运行中，轴瓦测点温度为60～70 ℃。
5 现场试验结果
2011年10月3日，经对二号机组试验轴瓦进行解体检查，发现运行463 h的试验轴瓦虽然泵轴完好，但有大面积灼烧、发黑，局部开裂现象，经分析，出现该现象的原因是装配间隙过小，油膜形成的不够，轴瓦与泵轴直接摩擦形成高温（实时检测瓦盖测点温度最高达91 ℃）。因试验轴瓦损伤较大，经重新加工金属塑料复合轴瓦，并加大装配间隙，试验继续。
2012年10月，解体检查调整装轴瓦配间隙后运行了1 184 h试验的轴瓦，轴伸端轴瓦仅局部有灼烧、发黑，其余完好。经分析，瓦面局部灼烧、发黑还是由于装配间隙偏小，局部接触面缺油干摩擦引起的，没有发生烧瓦伤轴事故，但仍能继续使用。如果是采用巴氏合金轴瓦，运行的时间最多为几十分钟，就需要更换新的轴瓦。
6 效益分析