梁亞勳，易琳，丁（dīng）佳鵬
（中（zhōng）廣核工程公司設備采購與成套中（zhōng）心）
摘 要（yào）：針對某電站循環水泵在調試期間發現其推力軸承溫度過高的問題，分（fèn）別從推力軸承（chéng）發熱量、潤滑油選擇、冷卻水室冷卻能力、冷卻方式選擇等（děng）方麵進行了計算分析，並確定了改造方案，即：在推力軸承室外部增設強製（zhì）循環冷卻器（qì），並將潤滑油更換為粘度係（xì）數更高的新潤滑油。實際（jì）運行表明，改造措施取得了良好效果。
關鍵詞（cí）：循環水泵；推力軸（zhóu）承；發熱量；冷卻器（qì）；潤（rùn）滑油；粘度係數
1 循環水泵（bèng）推力軸承溫度過高問（wèn）題回顧
國內某電站每（měi）台機組配備兩台立式混（hún）凝土蝸殼海水（shuǐ）循環水泵（以下簡（jiǎn）稱循泵），分別稱為A列（liè）泵和B列泵。2012年2月，在1號機組調試期（qī）間，兩台循（xún）泵（bèng）運轉2小時左右，其推力軸承溫（wēn）度上升至87℃且仍有緩慢上升趨勢，無（wú）法穩定（設計停（tíng）泵溫度為90℃）。
2 循環水泵及其推力軸承結構
該循環水（shuǐ）泵為立式（shì）混凝土蝸殼海水循環水泵，額定流量為24.31m3/s，揚程19m，轉速186rmp，功率5238kw，轉（zhuǎn）動部件總重量約為18t。該循環水泵的推力（lì）軸承主（zhǔ）要承擔轉動部件（jiàn）的重（chóng）力和運行中的軸向推力。推力軸承結構圖如圖1所（suǒ）示。
3 臨時改（gǎi）造措施
考慮到電廠調試的進（jìn）度需要，2012年3月，該電站采取了臨時改造措施：在軸承室外（wài）部增設單列風-油冷（lěng）卻器（qì），對潤滑油進行強製外部循環冷（lěng）卻。
臨時方案實（shí）施後，現場試轉後效果良好：四台循泵的軸承溫度（dù）穩定（dìng）在55-60℃左右（yòu）。
4 推力軸承發熱量（liàng）計算及分析
4.1設計發熱量
經查閱循環水泵（bèng）供應商（shāng）和（hé）推力軸承廠家提供的設計材料，在正常運（yùn）行工況下，此推（tuī）力軸承的設計發熱量約為4.5KW。
考慮計算誤差以及軸承磨合期，在循環水泵初期運行階段，推力軸承（chéng）的理論發熱量應（yīng）該（gāi）為6～9KW。
4.2實際發熱量計算
為判斷推力軸承（chéng）的實際發熱量是否與廠家的設計發熱量存（cún）在較大偏差，基於現（xiàn）場記錄的溫度變化數據，計算得出了外置風-油冷卻器的換熱量（liàng），即為（wéi）推（tuī）力軸承的實際發熱量。推力軸承的發熱量曲線如圖2。可以看（kàn）出，在運行穩定後，推力軸承的實際發熱量約（yuē）為20～25KW，均大幅度超出了（le）其設計發熱量。
4.3軸（zhóu）承發熱量偏高原因分析
理論上，導致推力軸承發熱量超出設計計（jì）算量（liàng）的可能原因有很多，例如（rú）：設計過程中計算（suàn）模型選擇錯誤、推力軸（zhóu）承製造精度不滿足（zú）要求（qiú）、循泵裝（zhuāng）配（pèi）尺寸（cùn）存在偏差、循泵運行工況超出了設計範圍、潤（rùn）滑油中含有雜質導致磨損、潤滑油（yóu）牌號選擇不合（hé）適、等。
查閱推力軸承和循環水泵的製造完工報告，推力軸承軸（zhóu）向載荷的設計值約為800kN。然而（ér），結合現場的實測（cè）值，包括：泵進口壓力/流速、泵出口壓力（lì）/流速、泵流量、轉速等（děng），經複核計算，推力軸承的（de）實際軸向載荷約為1000kN，為設計值的1.25倍左右。原設計（jì）計（jì）算值偏低的原（yuán）因主要有：1）受力分析中，廠（chǎng）家認為（wéi）葉輪後蓋板回流區域的受力（lì）較小，可以忽略不計；然（rán）而，實（shí）際運行中，此處回流量較大，葉（yè）輪因此而（ér）承受的軸向推（tuī）力必須計入（rù）。2）循泵的設計流（liú）量（額定流量）為24.31m3/s；然而，循泵的實測（cè）流量為22.5m3/s左右，循泵運行（háng）在小流量區域。根據葉輪（lún）的軸向（xiàng）載荷曲線分析，小流量工況的軸向載荷值要高於設計流量工況。3）該電站位於北方海域，冬季（jì）外海（hǎi）潮（cháo）位低於設計（jì）潮位，也促使循泵流量低於額定流量。
另一方麵，考慮到循泵的（de）軸向載荷超出了設計值（zhí），且此推力軸承具（jù）有重載、低速、溫度變化較大等特（tè）點（diǎn），適（shì）用於選擇粘度等級更（gèng）高、粘溫特性更好的潤滑油。2012年5月，將（jiāng）牌號為Shell Tellus 68（粘度等級68，粘溫係數96）的（de）潤滑油更換為（wéi）Shell Omala 150 HD（粘度（dù）等級150，粘溫係數100）潤（rùn）滑油。現場（chǎng）試轉結（jié）果表明：推力軸承溫度穩定（dìng）在40℃左右，推力軸承的運行穩定狀況得到了明顯改善。此時，計算得（dé）到推力軸承（chéng）的實際發熱量降至6KW左右。
5 冷卻水室冷卻效果分析
5.1冷卻水室實際冷（lěng）卻量計算
推力軸承室容量約為200L，冷卻水室（shì）的冷（lěng）卻（què）水流量約（yuē）為（wéi）2m3/h。經查閱廠家的（de）設計材料，此推力軸承冷卻水室的設（shè）計冷卻能力（lì）為9KW。
然（rán）而，基於現場記錄的進出口水溫（wēn）變化數據，計算所得冷卻水室的實際冷卻能力（lì）為5-6KW，約為設計（jì）能（néng）力的60%左右。
5.2冷（lěng）卻能力不足的原因分析
經現場核查，冷卻水室的材質（zhì）選擇、製造尺寸、裝配/安裝精度滿足設計要（yào）求，而且現場的SRI冷卻水回路（lù）的實際壓（yā）力和流量符合設計要求。
從推（tuī）力（lì）軸承的結構圖來看，導（dǎo）致（zhì）冷卻水室冷卻能力（lì）不（bú）足的可能的原因有：1）冷（lěng）卻水室頂部與潤（rùn）滑油室的（de）設計換熱麵積不足（zú）；2）冷卻水室頂部有空氣聚集，導致水室與油室之間的冷卻水換熱能力下降；3）由於軸承室（shì）中加強（qiáng）筋板的存在，潤（rùn）滑油在油室中未能充分攪動，油室內的溫度梯度不合理。4）潤滑（huá）油的粘度選擇不合適，潤滑油的導熱、散（sàn）熱能力不足。
由於現場實際條件有限，且進度緊張，暫（zàn）時無（wú）法對上述（shù）的可能原因做進一步的試驗分析或實物測試（shì）。
6 改造措施及效果
綜合前述（shù）分析和（hé）臨時措施效果，確定了循環水泵推（tuī）力軸承溫度過高問題的Z終改造方案：1）在推力軸承（chéng）室外部增（zēng）設冷卻器，對其潤滑油進行強製外（wài）部循環冷卻。2）將推力軸承室的潤滑油由Shell Tellus 68潤滑（huá）油更換為粘度等（děng）級更大的Shell Omala 150 HD潤滑油。
自2012年8月（yuè）份實（shí）施改造以來，該電站循環水泵的運行狀況良好，四（sì）台循環水泵的推力軸承溫度均穩定在40-55℃，改造取得成功。
7 結論
對於某電（diàn）站循環水泵在調試期間發生的（de）推力軸承溫度過高問題，本文分別從推力軸承發熱量、潤滑油選擇、冷卻水室（shì）冷卻（què）能力、冷卻方式選擇等方麵進行了計算分析，並確定了改造方案。得（dé）出（chū）以下結論：
（1）在推力軸承的設計選型過程中，廠家對軸承軸向載荷的計算存在誤差，實際載荷為設計（jì）值的1.25倍（bèi），導致軸承發熱量超出了預期。
（2）推力軸承潤滑油（yóu）牌號（hào）選擇不合適，是導致軸承實際（jì）發熱量偏大的（de）重要因素。
（3）推（tuī）力軸（zhóu）承冷卻水室的實際換（huàn）熱量僅為設計換熱（rè）量（liàng）的60%左右，是導致（zhì）軸承溫度無法穩定的重要因素。而采用采用外置（zhì）強製循環的冷卻方式，冷卻效果良（liáng）好（hǎo）。
（4）對於低速、重（chóng）載、溫度變化較（jiào）大的推力軸（zhóu）承，應選用粘度等級較（jiào）高、粘溫特性較好的（de）潤滑油，其潤滑冷卻效果明顯優於低粘度潤滑油（yóu）。
來源：《中國科技（jì）博覽》2015年46期（qī）
