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肇庆市鼎湖区广利电排分站 广东肇庆 526000
摘要：本文主要针对轴流泵电机上导瓦过热原因及对策展开了分析，通过结合具体的实例，对上导瓦过热的原因作了详细的阐述，并提出了相应有效的方法对策，以期能为有关方面的需要提供有益的参考借鉴。
关键词：轴流泵电机；上导瓦；过热
前言
轴流泵是靠旋轮叶轮的叶片对液体产生的作用力使液体沿轴线方向输送的泵，有立式、卧式及斜式数种。轴流泵的电机作为促使轴流泵运行的重要设备，保障其正常运行非常重要。本文就鼎湖区罗隐泵站3#机组轴流泵电机上导瓦过热原因及对策进行分析，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1 上导瓦过热原因分析
有多种情况会引致上导轴瓦温度未能平稳并不断上升，笔者主要从径向滑动轴承的几个关键点进行分析。
1.1 导向瓦摩擦热分析
电机运作时，轴颈和轴瓦摩擦功生成上导轴瓦热量，径向轴承于承载区的摩擦功耗
Pμ=μFυ（1）
公式中μ 为轴承摩擦系数，υ 为轴颈圆周速度，两个值在电机运作油膜建立时达流体动力润滑后被视作常数，限制径向载荷F是降低摩擦功减少摩擦热的对策。上导轴承径向载荷分析分别为：主轴以主轴上转动部件质心偏心产生的惯性离心力、叶轮所受的水力不平衡力、电机不平衡磁拉力。当中主轴以及主轴上转动部件质心偏心产生的惯性离心力一般认为在电机制造时就已产生，而且出厂时做过动平衡试验应视为合格，只有电机不平衡磁拉力和叶轮水力不平衡力可能是在安装过程中产生，可以通过后期调整减轻。
1.2 上导轴承流体动力润滑条件分析
轴颈与轴瓦的相对圆周运动能够将润滑油带入轴承间隙并建立稳固的油膜使流体动力润滑建立。在流体动力润滑条件下才能够降低μ值，从而减少摩擦功。
为此我们打开油缸检查了四块导瓦与主轴推力头轴颈间的间隙，见表1。
表1 导向瓦与主轴推力头轴颈间的间隙 单位：mm
东 西 南 北
0.09 <0.01 0.06 0.04
西侧导瓦间隙明显不符合标准，根本无法建立稳定的油膜，实际上推力头轴颈和轴瓦处于半干摩擦状态，大中型立式机组上导双边间隙应该在12-16 丝最为合理。
同时我们还对四块导瓦的瓦面状况检查发现，四块上导瓦虽然都经过刮研，但是由于经过两年多运行，在抗重螺丝相对应的一侧瓦面由于承重形变出现较多磨光的点，最大点直径2mm，这些点处于瓦面和轴颈接触的最突出位置，影响油膜的完整。
1.3 上导瓦热平衡分析
在实际运行过程中，我们记录了机组运行1.5h、2h、3h 后几个关键部件用电阻式温度仪测得的温升情况，见表2。
表2 关键部件用电阻式温度仪测得的温升情况
运行 推力瓦 上导瓦 下导瓦 上油 下油
时间 温度1 温度 温度 温度 温度
0.00 20.2 20 20.1 20.2 20.4
0.50 25.2 25.8 24.4 22.7 22.1
1.50 27.7 40.3 34.5 25.1 25.3
2.00 28.4 42.8 35.5 26.1 26.5
3.00 29 43.9 36.2 26.6 27
图1 温度对比图
见图1，于上油缸内的推力瓦温度和润滑油温度相近且缓慢上升，而上导瓦温度高于油温，可断定上导瓦没能被润滑油有效带走热量是温度持续升高的主要原因。上导轴承热平衡的条件：单位时间内轴承所产生摩擦热量等于同时间内流动的油所带走的热量及轴承散发的热和。用公式可表述为：
μFυ=CpρqVΔt+πBdαbΔt（2）
式中Cp 为润滑油比定压热容，ρ 为润滑油密度，Bd 为瓦面散热面积，αb 为轴承表面传热系数，Δt 为润滑油温升，这些在给定的机组中都是定值、常数，只有qV 是导瓦上的润滑油体积流量是变量，可调节。要达到热平衡，使导瓦和油温相近就要提高润滑油体积流量。
图2 立式电机上机架油缸内部结构
从图2 可以看到油缸内部结构，平时油缸内的汽轮机油油位加至抗重螺丝中心也就是上导轴承中心线位置，但运行时推力头和主轴高速旋转会带动油液旋转，油液在油缸内会向油缸壁盘升形成一个四周高中心低的旋转抛物面，于油缸中心导瓦处的油位已低于中心线位置。因此导瓦没有充足的润滑液膜可以冷却瓦面。
2 消除上导瓦过热的方法与对策
针对上述找出的几个主要原因，我们分别采取四项措施进行技术改造。
2.1 减小电机上导轴承径向力
据前面分析，上导瓦径向力主要来自电机定子磁场不平衡磁拉力，在忽略电网质量影响下，电机磁拉力平衡与否可通过测量定转子空气间隙来衡量，其中一台机组空气间隙测量结果如表3 所示。
表3 机组空气间隙测量结果
按规定，各间隙与平均间隙之差不应超过平均间隙的10%，从表3 中可以看到上部间隙超出标准，因此给上导瓦带来了额外径向载荷。叶轮所受水力不平衡力对于开敞式轴流泵来说取决于叶片安装角度，经检查叶轮四片泵叶安装角度均为-4°，符合安装标准。通过对电机摆度进行调整，对主轴中心和电机转子中心重新定中，使得磁场中心处于转动部分几何中心，减少了上导瓦的径向载荷。
2.2 调整上导轴瓦间隙
将四块上导瓦的双边间隙调整到0.12～0.16mm，单边间隙调整到0.04～0.08mm 范围之内；在上导瓦进油一侧刮出深0.5mm、宽10mm 楔型进油边，使润滑油能随主轴旋转时带入轴瓦和轴颈间隙内。对上导瓦重新刮研，使刀花在顺主轴旋转方向斜向上45°排列，既可让油液在轴瓦表面留存更长时间，又能增加轴瓦和轴颈的接触点数量，并让下面的油液向上流动。通过这几项改进措施，对机组进行了试运行，对比改进后的上导瓦温度发现效果比较明显，起动3 小时后温度上升趋缓，比改进前低了4℃。
2.3 改善热交换条件
为彻底解决导瓦过热问题，我们在油缸四周导瓦中心线高度焊上一圈不锈钢挡油环，并在导瓦环形瓦架上中心对称地钻出12 个Φ25 的小孔，使甩出去的油经过外面冷却器的冷却后还能沿前述的油层旋转抛物面流回油缸中部的导瓦。改造后实际运行发现效果显著，比改造前降低了10℃，达到预期效果。
3 结语
综上所述，为保障轴流泵正常运行工作，必须重视电机上导瓦的过热问题。而电机上导瓦的过热问题主要是由于滑动轴承摩擦热所引起，因此，需要在滑动轴的摩擦上采取有效的措施进行预防解决。
参考文献：
[1]费家俊.变频控制电动机过热损坏的原因分析及对策[J].电气制造.2012（08）.
[2]仇宝云.大型立式轴流泵导轴承载荷分析计算[J].农业机械学报.2001（01）.
摘要：本文主要针对轴流泵电机上导瓦过热原因及对策展开了分析，通过结合具体的实例，对上导瓦过热的原因作了详细的阐述，并提出了相应有效的方法对策，以期能为有关方面的需要提供有益的参考借鉴。
关键词：轴流泵电机；上导瓦；过热
前言
轴流泵是靠旋轮叶轮的叶片对液体产生的作用力使液体沿轴线方向输送的泵，有立式、卧式及斜式数种。轴流泵的电机作为促使轴流泵运行的重要设备，保障其正常运行非常重要。本文就鼎湖区罗隐泵站3#机组轴流泵电机上导瓦过热原因及对策进行分析，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1 上导瓦过热原因分析
有多种情况会引致上导轴瓦温度未能平稳并不断上升，笔者主要从径向滑动轴承的几个关键点进行分析。
1.1 导向瓦摩擦热分析
电机运作时，轴颈和轴瓦摩擦功生成上导轴瓦热量，径向轴承于承载区的摩擦功耗
Pμ=μFυ（1）
公式中μ 为轴承摩擦系数，υ 为轴颈圆周速度，两个值在电机运作油膜建立时达流体动力润滑后被视作常数，限制径向载荷F是降低摩擦功减少摩擦热的对策。上导轴承径向载荷分析分别为：主轴以主轴上转动部件质心偏心产生的惯性离心力、叶轮所受的水力不平衡力、电机不平衡磁拉力。当中主轴以及主轴上转动部件质心偏心产生的惯性离心力一般认为在电机制造时就已产生，而且出厂时做过动平衡试验应视为合格，只有电机不平衡磁拉力和叶轮水力不平衡力可能是在安装过程中产生，可以通过后期调整减轻。
1.2 上导轴承流体动力润滑条件分析
轴颈与轴瓦的相对圆周运动能够将润滑油带入轴承间隙并建立稳固的油膜使流体动力润滑建立。在流体动力润滑条件下才能够降低μ值，从而减少摩擦功。
为此我们打开油缸检查了四块导瓦与主轴推力头轴颈间的间隙，见表1。
表1 导向瓦与主轴推力头轴颈间的间隙 单位：mm
东 西 南 北
0.09 <0.01 0.06 0.04
西侧导瓦间隙明显不符合标准，根本无法建立稳定的油膜，实际上推力头轴颈和轴瓦处于半干摩擦状态，大中型立式机组上导双边间隙应该在12-16 丝最为合理。
同时我们还对四块导瓦的瓦面状况检查发现，四块上导瓦虽然都经过刮研，但是由于经过两年多运行，在抗重螺丝相对应的一侧瓦面由于承重形变出现较多磨光的点，最大点直径2mm，这些点处于瓦面和轴颈接触的最突出位置，影响油膜的完整。
1.3 上导瓦热平衡分析
在实际运行过程中，我们记录了机组运行1.5h、2h、3h 后几个关键部件用电阻式温度仪测得的温升情况，见表2。
表2 关键部件用电阻式温度仪测得的温升情况
运行 推力瓦 上导瓦 下导瓦 上油 下油
时间 温度1 温度 温度 温度 温度
0.00 20.2 20 20.1 20.2 20.4
0.50 25.2 25.8 24.4 22.7 22.1
1.50 27.7 40.3 34.5 25.1 25.3
2.00 28.4 42.8 35.5 26.1 26.5
3.00 29 43.9 36.2 26.6 27
图1 温度对比图
见图1，于上油缸内的推力瓦温度和润滑油温度相近且缓慢上升，而上导瓦温度高于油温，可断定上导瓦没能被润滑油有效带走热量是温度持续升高的主要原因。上导轴承热平衡的条件：单位时间内轴承所产生摩擦热量等于同时间内流动的油所带走的热量及轴承散发的热和。用公式可表述为：
μFυ=CpρqVΔt+πBdαbΔt（2）
式中Cp 为润滑油比定压热容，ρ 为润滑油密度，Bd 为瓦面散热面积，αb 为轴承表面传热系数，Δt 为润滑油温升，这些在给定的机组中都是定值、常数，只有qV 是导瓦上的润滑油体积流量是变量，可调节。要达到热平衡，使导瓦和油温相近就要提高润滑油体积流量。
图2 立式电机上机架油缸内部结构
从图2 可以看到油缸内部结构，平时油缸内的汽轮机油油位加至抗重螺丝中心也就是上导轴承中心线位置，但运行时推力头和主轴高速旋转会带动油液旋转，油液在油缸内会向油缸壁盘升形成一个四周高中心低的旋转抛物面，于油缸中心导瓦处的油位已低于中心线位置。因此导瓦没有充足的润滑液膜可以冷却瓦面。
2 消除上导瓦过热的方法与对策
针对上述找出的几个主要原因，我们分别采取四项措施进行技术改造。
2.1 减小电机上导轴承径向力
据前面分析，上导瓦径向力主要来自电机定子磁场不平衡磁拉力，在忽略电网质量影响下，电机磁拉力平衡与否可通过测量定转子空气间隙来衡量，其中一台机组空气间隙测量结果如表3 所示。
表3 机组空气间隙测量结果
按规定，各间隙与平均间隙之差不应超过平均间隙的10%，从表3 中可以看到上部间隙超出标准，因此给上导瓦带来了额外径向载荷。叶轮所受水力不平衡力对于开敞式轴流泵来说取决于叶片安装角度，经检查叶轮四片泵叶安装角度均为-4°，符合安装标准。通过对电机摆度进行调整，对主轴中心和电机转子中心重新定中，使得磁场中心处于转动部分几何中心，减少了上导瓦的径向载荷。
2.2 调整上导轴瓦间隙
将四块上导瓦的双边间隙调整到0.12～0.16mm，单边间隙调整到0.04～0.08mm 范围之内；在上导瓦进油一侧刮出深0.5mm、宽10mm 楔型进油边，使润滑油能随主轴旋转时带入轴瓦和轴颈间隙内。对上导瓦重新刮研，使刀花在顺主轴旋转方向斜向上45°排列，既可让油液在轴瓦表面留存更长时间，又能增加轴瓦和轴颈的接触点数量，并让下面的油液向上流动。通过这几项改进措施，对机组进行了试运行，对比改进后的上导瓦温度发现效果比较明显，起动3 小时后温度上升趋缓，比改进前低了4℃。
2.3 改善热交换条件
为彻底解决导瓦过热问题，我们在油缸四周导瓦中心线高度焊上一圈不锈钢挡油环，并在导瓦环形瓦架上中心对称地钻出12 个Φ25 的小孔，使甩出去的油经过外面冷却器的冷却后还能沿前述的油层旋转抛物面流回油缸中部的导瓦。改造后实际运行发现效果显著，比改造前降低了10℃，达到预期效果。
3 结语
综上所述，为保障轴流泵正常运行工作，必须重视电机上导瓦的过热问题。而电机上导瓦的过热问题主要是由于滑动轴承摩擦热所引起，因此，需要在滑动轴的摩擦上采取有效的措施进行预防解决。
参考文献：
[1]费家俊.变频控制电动机过热损坏的原因分析及对策[J].电气制造.2012（08）.
[2]仇宝云.大型立式轴流泵导轴承载荷分析计算[J].农业机械学报.2001（01）.