透平泵减速箱轴瓦温度变化原因及对策

刘彦春

（中国石油大庆石化公司化肥厂，黑龙江大庆 163700）

0 引言

轴瓦是减速箱中的一个关键零件，一旦发生轴瓦损坏，就会造成汽轮机停机，严重影响整个装置的长期、安全、可靠运转。轴瓦高温是轴瓦故障中最普遍的一种类型，轴瓦高温引起的频繁跳闸，将对企业的经济和设备的安全生产造成很大的影响。尽管轴瓦的形式、参数、检修工艺等各有差异，但是对轴瓦高温的成因及解决办法等经验可供参考。

减速箱运转时，轴瓦高温会危及到减速箱的安全性，使轴瓦的温度维持在标准的范围之内，是保证透平泵正常工作的关键。轴瓦温度的异常上升将造成机组的在正常工作中产生故障，有时会采用整体材料替换轴瓦，使轴瓦的温度下降；有些情况下可以采取调节轴瓦安装间隙、改善供油条件、优化运行方式等措施来解决轴瓦的高温问题。

针对某石化公司循环用设备6 个透平泵轴瓦高温问题进行系统调研，从检修和负荷分配两个角度，对问题进行了综合分析，并采取了相应的措施，为同类问题的处理提供借鉴。

1 存在的问题

1.1 减速箱工作不正常

生产厂6 台透平泵减速箱经运行中常见的问题是：输入轴及中轴瓦温度偏高，以及输入轴瓦温度变化异常，经常会由于温度变化（报警100 ℃，跳闸110 ℃）引起设备跳车故障。从图1减速箱输入轴瓦温度趋势可以看出，减速箱的输入轴瓦逐渐升温，然后急剧升温，反复快速的升温、降温循环。并且这个周期越来越短，先是在10 d 内出现一次振动，然后在5 d 内出现一次振动。在每一段时间里，当温度急剧上升达到高峰后急剧降低，在5～10 min 内，轴瓦的温度会快速上升10～25 ℃，然后在2 min 内快速降低10～20 ℃、降至原来的温度。

图1 减速箱输入轴瓦温度趋势

1.2 润滑系统检验

（1）检测透平水泵的润滑油泵的出油压力。润滑油泵的工作压力平稳，没有出现任何异常，由此可以消除由于油泵工作不正常引起的润滑油供应压力的异常变化，进而引起轴瓦的异常升温和起伏。

（2）检查透平泵发动机润滑油冷却器进气口的油温变化。润滑油冷却机进口油温正常，没有出现任何异常波动；由此可以消除由于润滑油冷却机运转不正常引起的润滑油异常升温和起伏，进而引起轴瓦的异常升高和降低。

（3）在相同的时间周期内，分析透平泵发动机机油滤清器压力变化。机油滤清器压力变化平稳，从而排除油过滤器的污染造成的润滑油流减少，进而引起轴瓦温度异常升降。

（4）对润滑油多次采样进行质量检测。油液质量检测结果符合标准，可以排除润滑油质量不达标、造成轴瓦轴瓦的温度异常变化。

1.3 减速箱拆装检验

（1）检验减速箱的润滑油喷射管道。管道清洁、干净、没有污染，在喷射管的尾部有少量的软质油脂，但喷油孔未被油泥阻塞，可以排除因减速箱内部润滑油喷油管线阻塞造成喷油量下降，流入轴瓦的润滑油数量减小，使轴瓦的温度出现异常上升和起伏。

（2）检验减速箱轴瓦座的润滑回油油槽、油孔。油槽、油孔无污染物堵塞，排除因减速箱内轴瓦的润滑油回油槽和油孔阻塞，造成润滑油回流不顺畅，轴瓦摩擦副中的高温润滑油难以排出的原因造成轴瓦温度出现异常。

（3）清洗减速箱内壁，未发现油渣和机械污物，进一步表明润滑油质量没有问题，排除由于润滑油油质不合格而造成润滑效果不良，造成轴瓦轴瓦的异常升温和起伏。

（4）检测减速箱齿轮和齿轮轴。所有齿形表面和齿轮轴都未出现明显的磨损和损坏，排除由于变速箱齿轮和齿轮轴的不正常摩擦力引起的温度上升，进而引起轴瓦温度异常上升和变化。

（5）检测减速箱中轴轴瓦。中轴轴瓦的径向瓦面完整，没有烧焦，但在轴瓦的推瓦面上有一些积炭，通过用金相砂纸和润滑剂对其进行抛光；积炭消除后瓦表面没有损坏。检查中间轴轴片止推表面油槽的进、出油倒角都在30°以内，中间轴瓦的径向瓦面没有上油孔和油囊，轴瓦表面的出油端没有开油口。

（6）检查减速箱的输入轴瓦。输入轴瓦的径向瓦表面存在烧炭现象，使用金相砂纸和润滑油对其进行抛光，消除积炭后瓦片表面没有任何破损（图2）。轴瓦瓦面的进油端和油囊不能打开，而瓦面上的出油端没有打开。

图2 输入轴瓦

（7）检查减速箱输入轴。输入轴颈处有少量的积炭，用金相砂纸和润滑油抛光后轴瓦表面没有任何的擦伤和划伤（图3）。

图3 减速箱输入轴轴径

（8）检测减速箱各轴瓦顶部间隙。输入轴、中间轴和输出轴的轴瓦顶端间隙符合规定的尺寸（表1）。

表1 减速箱轴瓦顶部间隙mm

（9）检测减速器各轴瓦侧间隙。输入轴与中间轴瓦两侧间隙均在规定范围内，而输出轴瓦侧间隙超出设计范围（表2）。

表2 减速器箱轴瓦侧向间隙mm

2 原因分析

2.1 轴瓦过热

（1）减速箱出厂安装时，由于进口轴与中间轴瓦之间的间隙较小，润滑油在摩擦副中的油膜厚度变薄，在高速旋转的情况下，在轴瓦表面上不能产生一层均匀稳定的油膜，导致轴瓦的润滑变差，温度上升。

（2）减速箱配时轴瓦油液输送一侧没有油孔和油囊，造成轴瓦套的进油能力不足，润滑油不能完全吸收和带走摩擦副所生成的热，从而造成轴瓦温度升高。

（3）在安装减速箱的过程中，由于轴瓦表面的出油端没有打开油孔，造成轴瓦的摩擦副吸收了所有的热，使轴瓦内的高温油不能迅速地从轴瓦中排出，造成轴瓦温度升高。

（4）减速箱长期运转后，由于轴瓦表面出现了大量的积炭和烧炭，造成轴瓦中的润滑油流动区域减小，而流入摩擦副的润滑油流动减少，不能完全吸收和带走来自摩擦副的热，最终导致轴瓦温度升高。

2.2 轴瓦积炭

2.2.1 高温下轴瓦受热面积炭

（1）由于轴瓦推压面油槽进油的倾斜系数偏小，造成轴瓦的油液供给不足，导致润滑油脂的厚度变小，而在摩擦副中的润滑油又没有充分的吸附和带走热量，导致推压瓦局部温度过高，在该推压瓦表面产生了大量的热量，并在其表面形成积炭。

（2）由于轴瓦推压面上的油槽进油角度过低，同时，在推力瓦的表面，由于润滑油的高温及推力瓦表面温度的升高，导致其在此位置产生了热分解现象，最后在推力瓦表面产生碳化物。

2.2.2 轴瓦表面炭化问题分析

（1）输入轴瓦表面进油端没有油孔和油袋，造成轴瓦的进油能力不足，摩擦副中的润滑油层较薄，而且由于轴瓦内部的润滑油不能将轴瓦瓦面的热完全吸收并带走，轴瓦表面温度升高，使轴瓦表面的油在瓦面上出现大量的热分解，最后在瓦面上逐渐形成积炭。

（2）输入轴轴瓦表面出油端不通油，在摩擦副中吸收了所有的热，不能迅速地从摩擦面中排出，同时由于轴瓦内的润滑油和轴瓦表面的温度不断上升，使其在该瓦面上出现了大量的积炭。

2.2.3 输入轴颈段碳含量的计算

（1）在输入轴的高转速下，由于温度过高，在轴瓦上产生的积碳会融化掉落并附着在轴颈上，从而产生一层炭。

（2）由于在高转速下，由输入轴与轴瓦构成的摩擦副在高转速下发热，进油轴瓦侧的空隙、轴瓦瓦面进油端不通油孔、轴瓦瓦面出油端不通油孔等一系列原因，造成大量的热不能完全排出，使进口轴轴颈面的温度升高，油在高温下迅速分解，最后在轴颈处逐渐形成积炭。

3 处置方法

（1）对输入轴及中间轴瓦表面再次进行人工打磨，增加轴瓦侧的间隙，调整进给轴瓦的侧间隙至0.08～0.10 mm，调整轴瓦侧间隙到0.13～0.15 mm，增加轴瓦内部的润滑油流动和油膜的厚度，改善轴瓦的润滑（表3）。

表3 轴瓦侧修正后的间隙 mm

（2）对减速箱和输出轴瓦的推进油和排气口的油槽进行人工刮削，使进油侧的倒角和回油端的倾角分别达到30°和60°，这样可以提高轴瓦的进油排油速率，避免在一定范围内出现局部高温，从而解决了轴瓦的轴瓦推力区域的积炭问题。

（3）对轴瓦输入轴、中间轴、输出轴瓦的径向瓦进行手工抛光，在轴瓦表面进油点和油袋上刮磨，在轴瓦面的出油点上刮磨出油孔，为了提高轴瓦摩擦副进油量和排油速度，使油口和油囊之间的间隙不小于0.15 mm，避免出现局部持续的高温现象，解决轴瓦衬套的碳化问题。

4 结束语

通过对透平油润滑系统和减速箱的拆装，分析研究减速箱轴瓦温度过高和汽缸积炭现象的成因，并提出了相应的处置对策。经过维修和调试，每个轴瓦的平均温度下降10 ℃。检修后减速器中心轴和输出轴轴瓦温度稳定，没有任何异常变化，一年后拆机检查，没有出现积炭、烧焦的情况。经维修和调试后，减速箱进口轴瓦的温度没有发生明显的周期形变化，保证了6 台透平泵长周期稳定运行，保证了循环水泵安全、稳定、长周期、满负荷运行。对今后类似问题的解决提供了有益的借鉴。