作者：姜志成　王磊
（江蘇省秦淮河水利工程管理處）

　　1、概述
　　水導軸承是大型水泵的關鍵部件，起著承受水泵轉動部件徑向力、穩定葉輪轉動的作用。如果水導軸承磨損過大或損壞，則會造成機組軸線動擺度增大，振動加劇，甚至發生葉片碰殼事故。據調查，水泵運行故障中絕大部分是水導軸承故障。因此，水導軸承是水泵可靠性、運行壽命和計劃性大修周期的主要控制因素。
　　江蘇省秦淮新河閘管理所抽水站（以下簡稱“新河泵站”）于1982年建成，作為一座建站近30年的老站，在臥式軸流泵水導軸承的運用方面積累了不少經驗。
　　2、水導軸承特點
　　對臥式或斜式泵機組，水導軸承要承受轉動部件的自重。由于軸承常年浸沒在具有一定壓力的水下，對采用透平油或清水潤滑的水導軸承，不但要求具有較好的承載耐磨能力，而且為保證其潤滑條件，還需要設置水密封及排漏水裝置，以阻止泵內含有泥沙等雜質的水體進入軸承。含有泥沙的水體一旦進入油潤滑軸承，就會破壞潤滑條件，損壞軸承，在很短的時間內造成軸承失效。
　　3、水導軸承的要求
　　水泵導軸承要求具有較好的可靠性和耐久性。影響水導軸承性能的主要因素有：水泵轉動部分徑向不平衡力、軸承結構、材料和潤滑狀況等。水導軸承可靠性是指在規定的運行條件下和運行時間內，軸承不發生突然破壞或失效而停止工作的性質，這就要求軸承具有足夠的承載能力，密封排漏裝置可靠。隨著運行時間的增加，軸承材料及軸頸磨損量增大，有些非金屬材料還會逐漸發生硬化、裂紋等老化現象。軸承的耐久性主要是指在規定的使用條件下，軸承材料抗磨損（磨損量在允許范圍內）、抗老化的能力。
　　4、水導軸承的種類
　　4.1 水潤滑非金屬軸承
　　①橡膠軸承
　　橡膠軸承一般用于立式泵的水導軸承，在用于臥式水泵時，由于需承載轉子部件的重量和一定的徑向荷載，故不僅加劇了橡膠軸承下部的嚴重偏磨，而且其耐磨性能也遠不能滿足運行要求，還會因承載而使橡膠軸承部分變形，使水泵運行時產生附加振動，影響水泵的穩定運行。
　　②P23軸承
　　P23軸承是一種酚醛塑料軸承，此類材料脆性比較大、易碎，并且其碎屑較硬，一旦有碎屑脫落，會加速磨損并拉毛與之相配的大軸軸承檔。
　　③F102軸承
　　F102軸承與P23軸承相比承載力高，韌性好，能耐沖擊荷載，抗壓強度高，不會發生碎屑加速磨損的現象，耐磨性好。但它與P23軸承一樣，在應用時對軸承材料、成型工藝及泵軸的表面處理須有嚴格的要求。
　　④賽龍軸承
　　賽龍軸承的自恢復性和彈性極好，故能耐沖擊，且易加工、耐污水、耐磨損，但賽龍軸承多見用于立式軸流泵，在臥式軸流泵的水導軸承應用方面有其局限性。
　　4.2 油潤滑金屬軸承
　　①金屬滑動軸承
　　臥式泵金屬滑動水導軸承一般采用的是巴氏合金材料，有脂潤滑和稀油潤滑兩種潤滑方式。金屬滑動軸承適用于低速、重載比壓較大的運行工況。脂潤滑金屬滑動軸承維護管理要求高，不便于實現自動控制，也不便于管理。稀油潤滑軸承要求泵組設置稀油潤滑站或重力油箱，增加了泵組的配置部件。金屬滑動軸承存在油滴漏后污染水質環境的可能性，要求有極為可靠的密封，但具有自調性功能，可以消除軸系對中不好等缺陷，故其運行可靠性較高，特別適用于連續運行并且年運行時間較長（超過5000h）的泵站。
　　②滾動軸承
　　滾動軸承承載力大，可靠性高，使用壽命長，一般均用稀油潤滑，但因其改變泵過流部分的斷面面積，故要進行大量的前期水力研究。此外，根據目前的軸承技術滾動軸承還不能做成分半結構，也給維修帶來極大不便。
　　5 水導軸承在新河泵站的運用
　　5.1 水導軸承的選型
　　建站時新河泵站五臺機組使用的是橡膠軸承，由于磨損嚴重，后于1995年改換為聚胺脂橡膠軸承，雖然每年的運行時間一直不長，但水導軸承磨損和變形問題仍然相當突出。隨著2002年加固改造工程的啟動，新河泵站在水導軸承的選型方面非常慎重，通過大量收集資料，分析對比后確定了兩種方案：
　　（1）從水導軸承的可靠性出發，采用與太浦河泵站4.1m斜式泵類似的稀油潤滑金屬軸承。該結構的缺點是：結構復雜，由于軸瓦材料采用巴氏合金，在安裝時需要刮瓦，安裝工藝要求高；軸承潤滑采用高位重力油箱稀油潤滑，運行維護管理較為復雜。
　　（2）從維護管理方便、經濟的角度出發，采用水輪機組上早已應用成熟的技術——彈性金屬塑料瓦（聚四氟乙烯塑料瓦）。其與鏡板的摩擦系數僅為巴氏合金的35％～50％，這不僅使盤車省事、省力，而且不需研刮，從而減輕了勞動強度，縮短了檢修工期；而且，采用該結構形式，可以直接利用水介質進行潤滑與冷卻，輔助設備少。遺憾的是該結構此前從未在水泵行業應用過。
　　經過對上述方案的反復論證，從有利于對臥式機組水導軸承選用進行同等條件的運行比較，及便于今后的總結、提高和選用，Z終決定改造后的新河泵站5臺雙向臥式機組中4臺采用稀油潤滑金屬軸承，1 臺采用彈性金屬塑料瓦水導軸承。
　　5.2 技術分析
　　新河泵站臥式機組的軸頸為240mm，軸承處的徑向力約3100kg，若軸承有效長度為400mm，則比壓為3.29 kg/cm，無論是采用稀油潤滑金屬軸承，還是采用彈性金屬塑料瓦軸承，設計時為保證其可靠性，并考慮今后備件的通用性，除軸瓦材料外，兩種材料的水導軸承的結構尺寸都必須一致（即保證兩種材料的軸瓦均能互換）。此外，設計時還注意到如下幾個方面：
　　（1）將軸瓦外殼設計成球體，以增加自動對正中心的功能。軸瓦與軸承座采用球面接觸，軸瓦在軸承座內可以沿軸線靈活轉動（軸向轉動范圍為1°30′），這樣可使軸瓦受力均衡，消除由于軸系對中不好和運行時產生的不平衡力而造成的軸瓦內局部受力超載情況。
　　（2）各軸承在結構上所有零件均采用沿軸中心分半結構，稀油潤滑金屬軸承的骨架油封采用了英國WALKER公司的產品，也為分半結構，以便于安裝、檢修。
　　（3）稀油潤滑金屬軸承潤滑采用高位重力油箱稀油潤滑；軸承均設有進出油管，可以隨時更換軸承內的潤滑油。
 　　（4）稀油潤滑金屬軸承的密封采用三只骨架油封，里邊兩只骨架油封開口向內封油，外面一只骨架油封開口向外封水，在封油骨架油封和封水骨架油封之間設置一回油（水）環，將骨架油封中漏出的油或滲進的水，通過回油（水）管及時引出泵外，這樣就保證了從骨架油封中漏出的油不會進入水中，也保證了從骨架油封中滲進的水不會進入軸承內。
　　（5）泵軸軸頸處，采用成熟的堆焊硬質合金加工工藝，提高摩擦部位的表面硬度和粗糙度。
　　稀油潤滑金屬軸承和彈性金屬塑料瓦水導軸承的主要優點是：可以承受較大的徑向荷載，也可以承受徑向的脈動荷載（即抗沖擊性能強），這是目前國內同類機組水導軸承無法實現的，也是非常適用實際工況的；潤滑系統簡單，可靠性好，使用壽命長。
　　5.3 實際運用情況
　　改造后的新河泵站機組于2003年6月試運行，2005年還為改善南京市水環境和市政府合作擔任了“引江換水”工程的主要工作—引水，所以每年的運行時間單臺從改造前的幾百臺時增加到現在的3000臺時以上，而且大部分時間是超揚程運行的，這樣對機組水導軸承的考驗是不言而喻的。當然，兩種結構的軸承表現也是各不相同：
　　至2006年年頭為止，5臺機組的導軸承運行基本穩定，水潤滑的軸承磨損量很小，而油潤滑的4臺機組除2^#有輕微滲水之外運行都很正常。
　　至2006年年中，4臺機組油潤滑的軸承出現不同程度的滲水現象，潤滑油出現乳化情況，其中較為嚴重的必須通過不斷的補油、換油才能維持運行。新河泵站結合大修分別對2^#和4^# 
　　機組進行拆檢后發現兩臺機組出現了同樣的問題：短軸在與三道橡膠密封圈接觸的地方出現明顯被磨出的凹槽，分析原因應該是由于水壓作用泥沙隨著河水滲進密封裝置，有些泥沙會停留在密封圈表面導致短軸的表面造成磨損，從而讓更多的河水進入水導軸承。為節約維修時間和成本，采取通過加墊圈來錯開密封圈和磨損面的位置，使密封裝置重新恢復作用的方法，之后的兩年運行效果不錯，但2009年，同樣的情況重新出現，拆檢時發現在短軸上除了原有的三道凹槽外又新增了三道凹槽。
　　而水潤滑的1^# 機組水導軸承卻一直保持著穩定，通過2003年、2005年和2010年的三次拆檢發現軸承只有輕微磨損，仍在正常范圍。
　　考慮到穩定性的原因，加之由于環保因素水潤滑也將成為發展趨勢，更為進一步檢驗彈性金屬塑料在大型臥式軸流泵上的運用情況，2010年新河泵站又將2^#機組水導軸承改造為水潤滑彈性金屬塑料軸承，使用至今溫度穩定，流道檢查時也無異常，磨損情況有待拆檢時查看。
　　6、結語
　　稀油潤滑的巴氏合金水導軸承雖然在使用時相對較為穩定，但在安裝時需要刮瓦，安裝工藝要求高，并需要泵組設置稀油潤滑站或重力油箱，增加了泵組的配置部件。金屬滑動軸承存在油滴漏后污染水質環境的可能性，要求有極為可靠的密封，但長期使用，滲水漏油的情況難以避免，維修周期較長，且很容易污染環境。
　　水具有無污染、來源廣泛、安全性和難燃性等優點，在很多場合都可以用它來代替油，是一種有著廣闊發展前景的潤滑介質。之前彈性金屬塑料雖然沒有應用于大型泵站，但在水輪電機上的成功運用是有目共睹的，在新河泵站的實際運行中，此種材料的水導軸承在運行時也Z為穩定，節約了很多的維修成本和人力，值得大力推廣。