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(dǎo)軸承是大型水泵的關(guān)鍵部件，起著承受水泵轉(zhuǎn)動(dòng)部件徑向力、穩(wěn)定葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的作用。如果水導(dǎo)軸承磨損過(guò)大或損壞，則會(huì)造成機(jī)組軸線動(dòng)擺度增大，振動(dòng)加劇，甚至發(fā)生葉片碰殼事故。據(jù)調(diào)查，水泵運(yùn)行故障中絕大部分是水導(dǎo)軸承故障。因此，水導(dǎo)軸承是水泵可靠性、運(yùn)行壽命和計(jì)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(jiǎn)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(dǎo)軸承的運(yùn)用方面積累了不少經(jīng)驗(yàn)。
　　2、水導(dǎo)軸承特點(diǎn)
　　對(duì)臥式或斜式泵機(jī)組，水導(dǎo)軸承要承受轉(zhuǎn)動(dòng)部件的自重。由于軸承常年浸沒(méi)在具有一定壓力的水下，對(duì)采用透平油或清水潤(rùn)滑的水導(dǎo)軸承，不但要求具有較好的承載耐磨能力，而且為保證其潤(rùn)滑條件，還需要設(shè)置水密封及排漏水裝置，以阻止泵內(nèi)含有泥沙等雜質(zhì)的水體進(jìn)入軸承。含有泥沙的水體一旦進(jìn)入油潤(rùn)滑軸承，就會(huì)破壞潤(rùn)滑條件，損壞軸承，在很短的時(shí)間內(nèi)造成軸承失效。
　　3、水導(dǎo)軸承的要求
　　水泵導(dǎo)軸承要求具有較好的可靠性和耐久性。影響水導(dǎo)軸承性能的主要因素有：水泵轉(zhuǎn)動(dòng)部分徑向不平衡力、軸承結(jié)構(gòu)、材料和潤(rùn)滑狀況等。水導(dǎo)軸承可靠性是指在規(guī)定的運(yùn)行條件下和運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，軸承不發(fā)生突然破壞或失效而停止工作的性質(zhì)，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(yùn)行時(shí)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(huì)逐漸發(fā)生硬化、裂紋等老化現(xiàn)象。軸承的耐久性主要是指在規(guī)定的使用條件下，軸承材料抗磨損（磨損量在允許范圍內(nèi)）、抗老化的能力。
　　4、水導(dǎo)軸承的種類
　　4.1 水潤(rùn)滑非金屬軸承
　?、傧鹉z軸承
　　橡膠軸承一般用于立式泵的水導(dǎo)軸承，在用于臥式水泵時(shí)，由于需承載轉(zhuǎn)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(yán)重偏磨，而且其耐磨性能也遠(yuǎn)不能滿足運(yùn)行要求，還會(huì)因承載而使橡膠軸承部分變形，使水泵運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生附加振動(dòng)，影響水泵的穩(wěn)定運(yùn)行。
　?、赑23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(huì)加速磨損并拉毛與之相配的大軸軸承檔。
　?、跢102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(qiáng)度高，不會(huì)發(fā)生碎屑加速磨損的現(xiàn)象，耐磨性好。但它與P23軸承一樣，在應(yīng)用時(shí)對(duì)軸承材料、成型工藝及泵軸的表面處理須有嚴(yán)格的要求。
　?、苜慅堓S承
　　賽龍軸承的自恢復(fù)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(dǎo)軸承應(yīng)用方面有其局限性。
　　4.2 油潤(rùn)滑金屬軸承
　?、俳饘倩瑒?dòng)軸承
　　臥式泵金屬滑動(dòng)水導(dǎo)軸承一般采用的是巴氏合金材料，有脂潤(rùn)滑和稀油潤(rùn)滑兩種潤(rùn)滑方式。金屬滑動(dòng)軸承適用于低速、重載比壓較大的運(yùn)行工況。脂潤(rùn)滑金屬滑動(dòng)軸承維護(hù)管理要求高，不便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，也不便于管理。稀油潤(rùn)滑軸承要求泵組設(shè)置稀油潤(rùn)滑站或重力油箱，增加了泵組的配置部件。金屬滑動(dòng)軸承存在油滴漏后污染水質(zhì)環(huán)境的可能性，要求有極為可靠的密封，但具有自調(diào)性功能，可以消除軸系對(duì)中不好等缺陷，故其運(yùn)行可靠性較高，特別適用于連續(xù)運(yùn)行并且年運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)（超過(guò)5000h）的泵站。
　?、跐L動(dòng)軸承
　　滾動(dòng)軸承承載力大，可靠性高，使用壽命長(zhǎng)，一般均用稀油潤(rùn)滑，但因其改變泵過(guò)流部分的斷面面積，故要進(jìn)行大量的前期水力研究。此外，根據(jù)目前的軸承技術(shù)滾動(dòng)軸承還不能做成分半結(jié)構(gòu)，也給維修帶來(lái)極大不便。
　　5 水導(dǎo)軸承在新河泵站的運(yùn)用
　　5.1 水導(dǎo)軸承的選型
　　建站時(shí)新河泵站五臺(tái)機(jī)組使用的是橡膠軸承，由于磨損嚴(yán)重，后于1995年改換為聚胺脂橡膠軸承，雖然每年的運(yùn)行時(shí)間一直不長(zhǎng)，但水導(dǎo)軸承磨損和變形問(wèn)題仍然相當(dāng)突出。隨著2002年加固改造工程的啟動(dòng)，新河泵站在水導(dǎo)軸承的選型方面非常慎重，通過(guò)大量收集資料，分析對(duì)比后確定了兩種方案：
　?。?）從水導(dǎo)軸承的可靠性出發(fā)，采用與太浦河泵站4.1m斜式泵類似的稀油潤(rùn)滑金屬軸承。該結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于軸瓦材料采用巴氏合金，在安裝時(shí)需要刮瓦，安裝工藝要求高；軸承潤(rùn)滑采用高位重力油箱稀油潤(rùn)滑，運(yùn)行維護(hù)管理較為復(fù)雜。
　?。?）從維護(hù)管理方便、經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，采用水輪機(jī)組上早已應(yīng)用成熟的技術(shù)——彈性金屬塑料瓦（聚四氟乙烯塑料瓦）。其與鏡板的摩擦系數(shù)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(dòng)強(qiáng)度，縮短了檢修工期；而且，采用該結(jié)構(gòu)形式，可以直接利用水介質(zhì)進(jìn)行潤(rùn)滑與冷卻，輔助設(shè)備少。遺憾的是該結(jié)構(gòu)此前從未在水泵行業(yè)應(yīng)用過(guò)。
　　經(jīng)過(guò)對(duì)上述方案的反復(fù)論證，從有利于對(duì)臥式機(jī)組水導(dǎo)軸承選用進(jìn)行同等條件的運(yùn)行比較，及便于今后的總結(jié)、提高和選用，Z終決定改造后的新河泵站5臺(tái)雙向臥式機(jī)組中4臺(tái)采用稀油潤(rùn)滑金屬軸承，1 臺(tái)采用彈性金屬塑料瓦水導(dǎo)軸承。
　　5.2 技術(shù)分析
　　新河泵站臥式機(jī)組的軸頸為240mm，軸承處的徑向力約3100kg，若軸承有效長(zhǎng)度為400mm，則比壓為3.29 kg/cm，無(wú)論是采用稀油潤(rùn)滑金屬軸承，還是采用彈性金屬塑料瓦軸承，設(shè)計(jì)時(shí)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(dǎo)軸承的結(jié)構(gòu)尺寸都必須一致（即保證兩種材料的軸瓦均能互換）。此外，設(shè)計(jì)時(shí)還注意到如下幾個(gè)方面：
　?。?）將軸瓦外殼設(shè)計(jì)成球體，以增加自動(dòng)對(duì)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(nèi)可以沿軸線靈活轉(zhuǎn)動(dòng)（軸向轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為1°30′），這樣可使軸瓦受力均衡，消除由于軸系對(duì)中不好和運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的不平衡力而造成的軸瓦內(nèi)局部受力超載情況。
　?。?）各軸承在結(jié)構(gòu)上所有零件均采用沿軸中心分半結(jié)構(gòu)，稀油潤(rùn)滑金屬軸承的骨架油封采用了英國(guó)WALKER公司的產(chǎn)品，也為分半結(jié)構(gòu)，以便于安裝、檢修。
　　（3）稀油潤(rùn)滑金屬軸承潤(rùn)滑采用高位重力油箱稀油潤(rùn)滑；軸承均設(shè)有進(jìn)出油管，可以隨時(shí)更換軸承內(nèi)的潤(rùn)滑油。
 　?。?）稀油潤(rùn)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(nèi)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(shè)置一回油（水）環(huán)，將骨架油封中漏出的油或滲進(jìn)的水，通過(guò)回油（水）管及時(shí)引出泵外，這樣就保證了從骨架油封中漏出的油不會(huì)進(jìn)入水中，也保證了從骨架油封中滲進(jìn)的水不會(huì)進(jìn)入軸承內(nèi)。
　?。?）泵軸軸頸處，采用成熟的堆焊硬質(zhì)合金加工工藝，提高摩擦部位的表面硬度和粗糙度。
　　稀油潤(rùn)滑金屬軸承和彈性金屬塑料瓦水導(dǎo)軸承的主要優(yōu)點(diǎn)是：可以承受較大的徑向荷載，也可以承受徑向的脈動(dòng)荷載（即抗沖擊性能強(qiáng)），這是目前國(guó)內(nèi)同類機(jī)組水導(dǎo)軸承無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，也是非常適用實(shí)際工況的；潤(rùn)滑系統(tǒng)簡(jiǎn)單，可靠性好，使用壽命長(zhǎng)。
　　5.3 實(shí)際運(yùn)用情況
　　改造后的新河泵站機(jī)組于2003年6月試運(yùn)行，2005年還為改善南京市水環(huán)境和市政府合作擔(dān)任了“引江換水”工程的主要工作—引水，所以每年的運(yùn)行時(shí)間單臺(tái)從改造前的幾百臺(tái)時(shí)增加到現(xiàn)在的3000臺(tái)時(shí)以上，而且大部分時(shí)間是超揚(yáng)程運(yùn)行的，這樣對(duì)機(jī)組水導(dǎo)軸承的考驗(yàn)是不言而喻的。當(dāng)然，兩種結(jié)構(gòu)的軸承表現(xiàn)也是各不相同：
　　至2006年年頭為止，5臺(tái)機(jī)組的導(dǎo)軸承運(yùn)行基本穩(wěn)定，水潤(rùn)滑的軸承磨損量很小，而油潤(rùn)滑的4臺(tái)機(jī)組除2^#有輕微滲水之外運(yùn)行都很正常。
　　至2006年年中，4臺(tái)機(jī)組油潤(rùn)滑的軸承出現(xiàn)不同程度的滲水現(xiàn)象，潤(rùn)滑油出現(xiàn)乳化情況，其中較為嚴(yán)重的必須通過(guò)不斷的補(bǔ)油、換油才能維持運(yùn)行。新河泵站結(jié)合大修分別對(duì)2^#和4^# 
　　機(jī)組進(jìn)行拆檢后發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)了同樣的問(wèn)題：短軸在與三道橡膠密封圈接觸的地方出現(xiàn)明顯被磨出的凹槽，分析原因應(yīng)該是由于水壓作用泥沙隨著河水滲進(jìn)密封裝置，有些泥沙會(huì)停留在密封圈表面導(dǎo)致短軸的表面造成磨損，從而讓更多的河水進(jìn)入水導(dǎo)軸承。為節(jié)約維修時(shí)間和成本，采取通過(guò)加墊圈來(lái)錯(cuò)開密封圈和磨損面的位置，使密封裝置重新恢復(fù)作用的方法，之后的兩年運(yùn)行效果不錯(cuò)，但2009年，同樣的情況重新出現(xiàn)，拆檢時(shí)發(fā)現(xiàn)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(rùn)滑的1^# 機(jī)組水導(dǎo)軸承卻一直保持著穩(wěn)定，通過(guò)2003年、2005年和2010年的三次拆檢發(fā)現(xiàn)軸承只有輕微磨損，仍在正常范圍。
　　考慮到穩(wěn)定性的原因，加之由于環(huán)保因素水潤(rùn)滑也將成為發(fā)展趨勢(shì)，更為進(jìn)一步檢驗(yàn)彈性金屬塑料在大型臥式軸流泵上的運(yùn)用情況，2010年新河泵站又將2^#機(jī)組水導(dǎo)軸承改造為水潤(rùn)滑彈性金屬塑料軸承，使用至今溫度穩(wěn)定，流道檢查時(shí)也無(wú)異常，磨損情況有待拆檢時(shí)查看。
　　6、結(jié)語(yǔ)
　　稀油潤(rùn)滑的巴氏合金水導(dǎo)軸承雖然在使用時(shí)相對(duì)較為穩(wěn)定，但在安裝時(shí)需要刮瓦，安裝工藝要求高，并需要泵組設(shè)置稀油潤(rùn)滑站或重力油箱，增加了泵組的配置部件。金屬滑動(dòng)軸承存在油滴漏后污染水質(zhì)環(huán)境的可能性，要求有極為可靠的密封，但長(zhǎng)期使用，滲水漏油的情況難以避免，維修周期較長(zhǎng)，且很容易污染環(huán)境。
　　水具有無(wú)污染、來(lái)源廣泛、安全性和難燃性等優(yōu)點(diǎn)，在很多場(chǎng)合都可以用它來(lái)代替油，是一種有著廣闊發(fā)展前景的潤(rùn)滑介質(zhì)。之前彈性金屬塑料雖然沒(méi)有應(yīng)用于大型泵站，但在水輪電機(jī)上的成功運(yùn)用是有目共睹的，在新河泵站的實(shí)際運(yùn)行中，此種材料的水導(dǎo)軸承在運(yùn)行時(shí)也Z為穩(wěn)定，節(jié)約了很多的維修成本和人力，值得大力推廣。