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)動部件徑向力、穩(wěn)定葉輪轉(zhuǎn)動的作用。如果水導(dǎo)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(fā)生葉片碰殼事故。據(jù)調(diào)查，水泵運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(dǎo)軸承的運用方面積累了不少經(jīng)驗。
　　2、水導(dǎo)軸承特點
　　對臥式或斜式泵機組，水導(dǎo)軸承要承受轉(zhuǎn)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(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(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)動部分徑向不平衡力、軸承結(jié)構(gòu)、材料和潤滑狀況等。水導(dǎo)軸承可靠性是指在規(guī)定的運行條件下和運行時間內(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(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(dǎo)軸承，在用于臥式水泵時，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(chǎn)生附加振動，影響水泵的穩(wěn)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(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(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 油潤滑金屬軸承
　　①金屬滑動軸承
　　臥式泵金屬滑動水導(dǎo)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(xiàn)自動控制，也不便于管理。稀油潤滑軸承要求泵組設(shè)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(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，可以消除軸系對中不好等缺陷，故其運行可靠性較高，特別適用于連續(xù)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(jù)目前的軸承技術(shù)滾動軸承還不能做成分半結(jié)構(gòu)，也給維修帶來極大不便。
　　5 水導(dǎo)軸承在新河泵站的運用
　　5.1 水導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(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滑金屬軸承。該結(jié)構(gòu)的缺點是：結(jié)構(gòu)復(fù)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(fù)雜。
　　（2）從維護管理方便、經(jīng)濟的角度出發(fā)，采用水輪機組上早已應(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，從而減輕了勞動強度，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)進行潤滑與冷卻，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。
　　經(jīng)過對上述方案的反復(fù)論證，從有利于對臥式機組水導(dǎo)軸承選用進行同等條件的運行比較，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(dǎo)軸承。
　　5.2 技術(shù)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(shè)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(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)計時還注意到如下幾個方面：
　　（1）將軸瓦外殼設(shè)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(nèi)可以沿軸線靈活轉(zhuǎn)動（軸向轉(zhuǎn)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(chǎn)生的不平衡力而造成的軸瓦內(nèi)局部受力超載情況。
　　（2）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)，稀油潤滑金屬軸承的骨架油封采用了英國WALKER公司的產(chǎn)品，也為分半結(jié)構(gòu)，以便于安裝、檢修。
　　（3）稀油潤滑金屬軸承潤滑采用高位重力油箱稀油潤滑；軸承均設(shè)有進出油管，可以隨時更換軸承內(nèi)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(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(nèi)。
　　（5）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。
　　稀油潤滑金屬軸承和彈性金屬塑料瓦水導(dǎo)軸承的主要優(yōu)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(nèi)同類機組水導(dǎo)軸承無法實現(xiàn)的，也是非常適用實際工況的；潤滑系統(tǒng)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(huán)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(xiàn)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(dǎo)軸承的考驗是不言而喻的。當然，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臺機組的導(dǎo)軸承運行基本穩(wěn)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(xiàn)不同程度的滲水現(xiàn)象，潤滑油出現(xiàn)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(jié)合大修分別對2^#和4^# 
　　機組進行拆檢后發(fā)現(xiàn)兩臺機組出現(xiàn)了同樣的問題：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密封裝置，有些泥沙會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入水導(dǎo)軸承。為節(jié)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(fù)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(xiàn)，拆檢時發(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。
　　而水潤滑的1^# 機組水導(dǎo)軸承卻一直保持著穩(wěn)定，通過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)保因素水潤滑也將成為發(fā)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(dǎo)軸承改造為水潤滑彈性金屬塑料軸承，使用至今溫度穩(wěn)定，流道檢查時也無異常，磨損情況有待拆檢時查看。
　　6、結(jié)語
　　稀油潤滑的巴氏合金水導(dǎo)軸承雖然在使用時相對較為穩(wěn)定，但在安裝時需要刮瓦，安裝工藝要求高，并需要泵組設(shè)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(zhì)環(huán)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(huán)境。
　　水具有無污染、來源廣泛、安全性和難燃性等優(yōu)點，在很多場合都可以用它來代替油，是一種有著廣闊發(fā)展前景的潤滑介質(zhì)。之前彈性金屬塑料雖然沒有應(yīng)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(dǎo)軸承在運行時也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。