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【摘 要】上导瓦过热解决对策在立式电机运行中有效应用，一方面能够缩减电机使用的元件损耗，降低电机故障等问题出现的概率，避免对用户造成经济风险；另一方面，凭借上导瓦优化措施，更便于管理能耗损失问题，使机组运行更加安全的同时，也保障了机组运行的持续性与可靠性。本文基于立式电机上导瓦过热因素展开分析，在明确优化对策同时，期望能够为后续立式电机的使用提供良好参照。
【关键词】大型轴流泵；立式电机；上导轴承；温控对策
大型轴流泵立式电机是河流泵站中常用的设备驱动核心，能够为工程系统的使用提供应有的动力，使河流泵站供水、排水与污水处理系统能够正常运行，促使水资源管理工作质量得到显著提升。但根据以往资料显示，上导瓦极易出现过热等问题，如此便难以保障河流疏导等工程的正常开展。因此上导瓦过热问题必须得到有效解决，以便工作开展质量得以保障。
一、立式电机上导瓦过热因素分析
1. 上导瓦摩擦热分析
电机工作时，上导轴瓦的热量主要是轴颈和轴瓦的摩擦功生成的，由参考文献径向轴承在承载区的摩擦功耗
Pμ=μFυ （1）
公式（1）中μ为轴承摩擦系数，υ为轴颈圆周速度，μ值和υ值在电机正常运转油膜建立时达到流体动力润滑以后被视为常数，故限制径向载荷F是降低摩擦功减少摩擦热的对策之一。上导轴承径向载荷分析可参照文献，主要有：电机不平衡磁拉力，主轴以及主轴上转动部件质心偏心产生的惯性离心力，还有叶轮所受的水力不平衡力。其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经产生，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。
2. 上导轴承流体动力润滑性
流体动力润滑建立的条件是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。只有在流体动力润滑条件下才能够降低μ值，从而减少摩擦功。具体到这两台机组的上导轴承就要求导瓦和轴颈间有适当的间隙且是收敛的，垂直于水平面的上导轴瓦能够在瓦面上存住带进的润滑油。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。根据检查资料与测算数据可知，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。按照文献，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。
3. 上导瓦热均衡特性
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，并将数据按照规范要求制定成表格。借由数据可知，处于上油缸内的推力瓦温度和润滑油温度相近且缓慢上升，而上导瓦温度明显高于油温，因此可以由此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是：单位时间内轴承所产生的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。
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μFv=CppqvΔt+πBdabΔt （2）
式中Cp为润滑油比定压热容，p为润滑油密度，Bd为瓦面散热面积，ab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，是常数，只有qv是导瓦上的润滑油体积流量是变量，可以调节。故要达到热平衡，便需要使导瓦和油温相近就要提高润滑油体积流量。
二、立式电机上导瓦过热温控对策
1. 降低上导轴承径向力
根据上导瓦摩擦热公式可知，上导瓦径向力的大小极大影响了电机定子磁场的拉力数值，若排除电网及外界因素的影响，电机磁拉力平衡与空气间隙及摩擦力有较大的关联性，同样也是机械能转换为热能的主要形式。
借由试验资料可知，上导轴承与导瓦间距若超过平均间隙的10%，会极大增加空气与上到轴承的摩擦力，使得较大的摩擦机械力转换为热能，同时此间距会给上导瓦带来额外的径向力，使得上导瓦与轴承之间存在高温区，自然难以摆脱上导瓦过热的问题。另外，在叶轮水利环境不平衡时，极易受到周围水流荷载使叶片承受较大的摩擦力，在造成内部电机能源大量损失的同时，损失的机械能同样会转化为机械能导入上导瓦中。
因此，根据上述问题，我们对电机摆度与叶轮角度进行了调节，确保在运动过程中能够持续将主轴中心与电机转子归位，并使得磁场中心与上导轴承中心对准，便能够有效降低磁场对上导轴承运作的影响，使外界荷载力等因素有效缩减，使上导瓦过热问题得到缓解。
2. 调整上导轴承与瓦间隙
将四块上导瓦的双边间隙调整到0.12~0.16mm，单边间隙也调整到0.04~0.08mm范围之内；在上导瓦进油一侧刮出深0.5mm、宽10mm的楔型进油边，使得润滑油能够随着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，这样一方面可以让油液在轴瓦表面留存更长时间，另一方面能够增加轴瓦和轴颈的接触点数量，还能让下面的油液向上流动。
借由以上几个方面的改善措施，我们对机组的结构进行了精细调整，并在此基础上进行了试运行，经过数据提取与检测观察，可发现上导瓦温度在规定时间内，温度比之前有明显降低，但是出于设备正常运转考虑，仍需要进行持续优化，以便为设备使用安全性提供更全面且更可靠的保障。
3. 优化上导瓦热交换条件
为解决上导瓦过热问题，此类优化对策主要是针对导瓦材料进行优化。
在此期间，通过油缸温度变化与传导特点在导瓦中心线高度通过无损焊措施嵌上了不锈钢挡油环，以避免温度提高对油缸体系与内部油品带来影响，使油缸材料外部得到一股约束力。其次，在导瓦环形架上通过中心对称方式钻了12个小孔，以便燃油在经由外界冷却器之后仍旧能够沿着油层抛物线归至油缸内部，使导瓦温度具备介质反复传导的条件，由此及降低了燃油的受影响概率，同时导瓦润滑等需求也得到了满足。
根据试验资料显示，此次上导瓦热交换试验效果显著，比较未试验前温度降低了11℃，极大缓解了热量对上导瓦及周边设备的影响，使大型轴流泵立式电机的使用更加稳定。
三、结语
上导瓦过热问题解决对策在河流泵站中的有效利用，不但能够为水资源疏导与排放提供更加稳定的设备运行环境，使设备使用质量得以显著提升，同时凭借优化对策，更便于降低上导瓦及周边元件的损耗，使工作经济成本得以显著降低，也避免了大型轴流泵立式电机使用故障风险，以避免对操作人员的生命财产安全带来损害。故而，在论述大型轴流泵立式电机上导瓦过热原因分析与对策期间，必须明确上导瓦过热的原因与影响要素，并在此基础上提供适当的优化补偿措施，确保试运行效果显著，才能为后续河流泵站工作的开展提供更全面的技术保障，
参考文献
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论文作者:吴嘉兴
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第01期
论文发表时间:2019/4/11
标签：电机论文; 轴承论文; 轴颈论文; 轴瓦论文; 间隙论文; 对策论文; 润滑油论文; 《工程管理前沿》2019年第01期论文;