摘要：本文针对我厂循环泵（斜流泵）驱动电机多年来实际所出现部件的磨损、变形、烧毁等问题进行剖析和探讨，进而确定各部件生产质量、检修、调整、润滑、运行工况有密切关系，并提出一些综合治理的方法和新的工序工艺，解决大型立式水泵电机普遍存在的推力装置损坏问题，保证设备的运行稳定性和可靠性。
关键词：烧毁；磨损；润滑
1 概述
1.1 推力轴瓦结构组成及磨损基础原因。我厂循环水泵（斜流泵）电机型号：YL1600-16/250-4驱动大型斜流泵运行。电机轴承结构的上轴承由推力轴承和导向轴承组成，其下轴承由一组导向轴瓦组成。推力轴承由平面推力轴瓦、镜板、绝缘垫板和推力头等组成，承受轴向负荷；导轴承由导轴瓦、导轴承座等组成，承受径向负荷。推力瓦呈扇型分块式，一般在轴瓦的钢坯上浇注一层厚约5mm的锡基轴承合金各瓦块需均匀地承受轴向推力。
1.2 推力轴瓦润滑及各组件组装技术要求。推力瓦块和镜板之间要有足够油润滑条件下运行，必须使出油边的最小油膜厚度，符合设计值，因此推力瓦块组装八块瓦乌金面必须在同一水平面，相差不得超过0.02mm。也要求镜板有较高的精度和较低的粗糙度，组装后的镜板端面瓢偏度不得大于0.015mm。镜板研磨、推力瓦刮削以及对镜板、推力瓦的检修调整工作就显得十分重要。要求推力瓦的平面度与镜板的平面度相一致。每块推力瓦的受力也与它本身接触点面积有关，接触点多、均匀，才能使推力瓦承受较大的压力。
1.3几种因素造成轴瓦磨损及烧毁。大型斜流泵电机电流6000V，功率1600千瓦（KW），如果频繁启动或短间隔启动也会由于启动脉冲造成强烈振动，机件组合损坏、推力装置各配合间隙破坏，造成轴瓦烧毁或损坏；其次，循环泵电机冷油器用冷却水，杂质较多，容易堵塞冷却器水管，冷却水中断，润滑油温度升高。如果冷油器铜管腐蚀泄漏或密封破坏，就会造成油室大量进水，油质恶化，破坏润滑系统，使轴瓦温度升高，轴瓦烧毁。研磨镜板和刮削推力瓦、组装必不可少的项目，但润滑系统和冷却系统也应引起重视，只要全方面考虑才能保证水泵机组启动时，在推力瓦瓦面与镜板之间迅速建立起油膜，并在机组运转时始终保持有一定的油膜厚度而不被破坏，才能保证推力轴承良好的稳定性和运行的安全可靠，确保水泵机组实现最大的经济效益。
2推力瓦磨损、烧毁分析
2.1推力瓦采用的是刚性支柱式，它的缺点主要集中为检修后或安装调水平难、受力不易调整，调整工作量大，运行时各瓦块的负荷不均。由于轴瓦受力不十分均匀，经过长期运行，工况及环境不断变化，不可避免地出现磨损变形及烧毁。轴瓦生产阶段乌金浇铸的工艺，毛胎处理的质量、挂锡的环境温度等使轴瓦浇铸时乌金与毛胎没有充分粘合，存在气孔、夹渣、细小裂纹的情况。泵组运行时轴瓦乌金产生交变的压应力，过大时，原有细小裂纹不断扩大贯通，乌金便形成碎块，这些碎块边缘继续裂变成碎粒，从瓦胎上脱落下来。泵组遭到严重破坏，无法运行。
2.2 机组运行时，始终保证有一定的油膜厚度而不被破坏，才能保证机组安全可靠的运行。事实上当镜板与瓦面上旋转时，将润滑油带入镜板与推力瓦的接触面间，形成一层油膜使镜板与瓦面之间形成液体摩擦。进油侧比出油侧油膜厚，即形成楔形油膜。也就是说，机组在正常运行时，通过镜板传递的轴向力，通过镜板与推力瓦之间的高压油膜而传递给推力瓦承受的。由于油膜的作用，使静止与转动部分两平面之间通过油膜而分开，镜板是悬浮在推力瓦上，而并非处于半干摩擦或干摩擦状态，如果处于半干摩擦或干摩擦状态，则会发生严重的推力瓦面磨损或烧瓦事故。
2.3 镜板是推力轴承的关键部件之一，当轴承运行时，油膜厚度只有0.03∽0.07mm。如果镜板没有较高的精度和较低的粗糙度，轴承的磨损增加；镜板表面有伤痕、硬点、毛刺等缺陷，轻则致使镜面出现磨痕，而影响推力瓦，重则破坏油膜出现事故，这是镜板的表面出现划痕的原因之一。其二、镜板一般都是采用45号锻钢制成，两平面的硬度值一般为180∽220HB，镜面硬度差值小于30HB。但个别镜板，因刚度偏小，在长期运行后产生微小变形，镜板制造加工过程中不可避免地产生波浪度。如若润滑油过滤不够，或油槽中有杂质，则其中的杂质颗粒在运行沿油流方向，悬浮运动并恰好悬浮至镜板波浪度的波峰处时，不可避免地在镜板与推力瓦瓦面上产生划痕。因推力瓦瓦面采用钢瓦坯面加工尾槽浇铸巴氏合金，故其硬度低，易引起划痕。这也是产生磨痕、划痕的原因之一。第三、因轴瓦与巴氏合金不脱开，由于钢和巴氏合金的热膨胀系数不同，受热后易变得起伏不平，特别是在尾槽处的合金有明显的凸起。另外，由于刚性支柱的托瓦刚度太大。一方面可减小机械变形，另一方面由于瓦的变形会在托瓦的对应方向的瓦面上产生磨痕，这也是瓦面产生磨痕的一个重要因素，同时也严重影响着镜板工作面，这一点往往被人们所忽视。
2.4 在每次设备检修时，都要根据磨损情况，进行推力瓦的刮研，而推力瓦刮削一般要求达3∽5点/平方厘米，且刀花的深浅分布要符合质量标准要求。如刮削时有毛刺或高点，也会向波峰处产生磨痕或划痕。整个推力装置的安装也要考虑每个环节的技术要求，例如卡环厚薄不均，影响推力头平面与主轴的垂直度；推力头底面与主轴的垂直度不好；推力头与镜板之间绝缘垫厚薄不均；镜板精度不够，平行度较差；联轴器中心不正；镜板、推力头与主轴的垂直度不够等均能造成推力瓦瓦面磨损、划痕。
取出推力瓦，往往看到瓦面偏心处的圆形磨痕。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆产生的原因应该考虑推力瓦正常运转时 进油温度一般为36℃，出油温度一般为45℃；其次要分析刚性支柱式推力轴承在正常运行时，支柱螺栓支承部位的温度较高，促使支承中心处的瓦面因温度的升高而变形凸起，瓦面热变形导致瓦面单位压力增大，容易使瓦面磨损或烧瓦，瓦面磨损的部位正是受力集中的部位也就是高温度场区，即支柱托瓦的周围线附近。支柱托瓦直径的大小，就是瓦面磨损的圆形磨痕，正是瓦面热变形后，支柱托瓦抵抗变形而产生的。
通过几种现象分析，可引起推力瓦的磨损、划痕，也影响到镜板。由于推力头与主轴多采用过渡配合或过盈配合，主轴的摆度便直接传到推力头与镜板上，因镜板较薄，它在推力瓦作用下，产生周期性的波浪变形，镜扳在两推力瓦之间的位置，它与推力瓦之间有缝隙。当这一位置转到推力瓦上时，缝隙就会被压合。当出现缝隙时，由于体积突然扩大，产生真空，油被吸入而产生汽泡。当汽泡突然收缩，加剧积聚，形成高能撞击镜板表面而溃灭，重又产生汽泡，形成了气穴过程，引起了气蚀破坏。使镜扳结合面出现了麻点、坑穴，减小了受力面积，进而扩大了气蚀区域。破坏了原来中心线，造成摆度的增大。同时也影响到镜板、推力瓦的磨损，造成机组振动增大、推力油温、瓦温升高，也加速推力瓦、镜扳的磨损。
2.5 润滑用油对推力瓦的影响。液体润滑油膜的产生可分为流体动压和流体静压润滑两种，电机推力轴承采用流体动压润滑形成油膜，平衡外载荷的，因而涉及摩擦表面的几何形状、尺寸、间隙、流体粘度、相对运动、速度和载荷等。所以，选用润滑油必须要求适当的粘度、良好的吸附和楔入能力、一定的油膜强度和稳定性以及良好的化学性能。其二、润滑油的粘度随温度的升高而降低，因此，所选润滑油应具有在轴承工作温度下能形成油膜。其三、依据以上原则结合水泵的参数，选用一定牌号的润滑油。第四、降低推力轴承油温，提高推力冷却器的性能，并防止冷却器渗漏水现象。
2.6 推力轴瓦乌金烧毁，一般是由于乌金面是高点面积较大，存油点少，冷却油不能充分带走转子工作热量，轴瓦乌金温度升高而软化、变形，随轴瓦乌金温度进一步升高，乌金流失脱胎。当然润滑油粘度高或油中进水、杂物等也能造成轴瓦的破坏、轴瓦温度升高，乌金软化、变形，严重脱胎烧毁。
2.7 轴电流对推力镜板影响。水泵正常运行时，在主轴上会产生一定数值的电压。即由于定子铁芯有合缝，定子与转子不圆或定子与转子空气间隙不均，在水泵运行时，磁力线不平衡，不完全平衡的磁力线与转轴相切，就产生了轴电压，。因轴电流的存在，它在镜板（轴颈）和轴瓦间产生小电弧的侵蚀，使轴瓦合金逐渐粘吸到镜板上，破坏轴瓦工作面，引起推力瓦过热甚至烧瓦事故的发生。此外，由于轴电流的电解作用，也会使润滑油变黑，降低润滑性能，使轴承温度升高。
3 对策
3.1 防止推力瓦磨损、划痕、烧毁措施
3.1.1 在轴瓦刮削时，精准测量推力瓦块磨损量：根据推力轴瓦磨损量，结合轴瓦摩擦光面、划痕等实际情况进行修刮。轴瓦摩擦光面点就是实际工作的高点，要根据实际需要多刮点，同时在轴瓦中部约轴瓦瓦面积1/2的扇形刮低0.01∽0.02mm，以减小由于支柱托瓦抵抗热变形而产生的单位压力增大和瓦面损坏。刮削轴瓦要着色检查接触点，调配好着色剂，在专用平板上或直接在推力头镜板上研磨，刮削后瓦面达3∽5点/平方厘米，瓦块承力面光滑与推力头镜板接触面积大于75％，楔形进油间隙为0.50mm。
3.1.2 调整传动主轴与镜板的垂直度，保证推力瓦与推力头、轴上中开环槽与中开环接触良好，推力头水平偏差0.02mm/m以内，也就是调整推力头与镜板之间绝缘垫来实现，没有合适厚度的绝缘垫就需要通过刮削来达到。调整轴线时，首先要调整好推力瓦水平高差、镜板等水平，然后调整机组总轴线并保证各处摆度符合质量要求。
3.1.3改善冷却器的水循环，降低推力轴承油温，以减小推力瓦的热变形，因轴瓦受力不均，运行中轴瓦温差一般达5∽8℃，温差过大时，还要进行推力轴承受力调整。根据推力轴瓦有关参数要求，选用适合的润滑油牌号。严格检修工艺质量，保证过滤油质量，避免油中杂质进入。
3.2镜板方面
3.2.1 组装推力头与镜板，并测推力头与镜板间的绝缘，要求不低于0.3MΩ，用500V兆欧表测量.依测定结果，进行绝缘垫的刮削调整，保证镜板与主轴的垂直度。测定推力头与镜板、推力瓦与镜板的绝缘，防止轴电流侵蚀镜板，引起油温升高瓦面变形或烧瓦事故，或镜板损坏现象。以及由此而出现的润滑油变黑劣化现象等。
3.2.2检修中发现镜板有锈蚀、划痕、磨痕等应进行研磨，研磨后镜板表面粗糙度达到0.05μm以下。合理选用研磨材料用M5∽M 10粒度的Cr2O3进行研磨，控制研磨转速，经粗、精、细磨削达到质量要求。或送制造厂进行精车研磨或珩磨处理。
参考文献：
［1］水泵检修 电力行业职业技能鉴定指导中心编写
［2］斜流式循环泵电机使用说明书 湘潭电机厂
［3］斜流式循环泵电机机务检修规程
作者简介：
王满峰（1966-）汽机水泵点检员 技师 助理工程师 从事水泵及电机推力瓦、导轴瓦技术管理工作。
论文作者:王满峰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/6
标签：推力论文; 轴瓦论文; 油膜论文; 磨损论文; 轴承论文; 乌金论文; 划痕论文; 《电力设备》2017年第14期论文;