滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)潤滑油站的改造

□吳　偉　□祁　峰　□何卓儀　□金　逸

上海電氣集團(tuán)股份有限公司 中央研究院　上海　200070

滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)潤滑油站的改造

□吳偉□祁峰□何卓儀□金逸

上海電氣集團(tuán)股份有限公司 中央研究院上海200070

針對(duì)滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)潤滑油站加熱過程中易發(fā)生局部過熱及無精油過濾的問題，分別進(jìn)行了改造，增加了內(nèi)循環(huán)回油管路來實(shí)現(xiàn)潤滑油的動(dòng)態(tài)加熱，添加過濾口及濾油車來實(shí)現(xiàn)潤滑油站精油過濾功能。改造后的試驗(yàn)臺(tái)潤滑油站具有動(dòng)態(tài)加熱及精油過濾的功能，從而保證了滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)的長期高效運(yùn)行。

滑動(dòng)軸承是旋轉(zhuǎn)類裝備機(jī)械的重要組成部件之一，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整體系統(tǒng)能否平穩(wěn)運(yùn)行。滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)是用于測試與研究滑動(dòng)軸承支承特性必不可少的工具，它一般主要由軸承轉(zhuǎn)子機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)設(shè)備、潤滑油站、冷卻系統(tǒng)和測控系統(tǒng)等組成［1-3］。其中，油箱部件是潤滑油站的核心，主要作用是為滑動(dòng)軸承的運(yùn)行測試提供溫度適宜的潤滑油。

在給滑動(dòng)軸承供油之前，一般需要先將潤滑油升溫至一定溫度，以保證滑動(dòng)軸承工作時(shí)形成較好的油膜潤滑效果。目前潤滑油站加熱方法按照加熱原理及熱源與油品間的傳熱關(guān)系，可以分為電阻加熱、感應(yīng)加熱、電弧加熱、紅外加熱和微波加熱，這些加熱方法各有優(yōu)缺點(diǎn)［4，5］。

滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)采用L-TSA46號(hào)汽輪機(jī)油作為軸承潤滑油，40℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)黏度為41.4～50.6 mm2/s，閃點(diǎn)不低于180℃。經(jīng)綜合分析潤滑油特性、油箱容積，結(jié)合輸油管路較短、閘閥較多及油箱儲(chǔ)油等實(shí)際狀況，選用功率較大的管式電阻加熱器對(duì)油箱中的潤滑油進(jìn)行加熱。然而，潤滑油站還存在受熱不均勻和無精油過濾的缺點(diǎn)，需進(jìn)行結(jié)構(gòu)與功能改造。

1　油站改造前存在的問題

潤滑油經(jīng)加熱器加熱至一定溫度之后，由電動(dòng)油泵抽出油箱，經(jīng)冷油器降溫至一個(gè)恒定溫度后供給滑動(dòng)軸承。滑動(dòng)軸承端泄流出的潤滑油，經(jīng)過回油管路流回潤滑油站油箱，回油可通過箱內(nèi)粗濾網(wǎng)進(jìn)行簡單的過濾，如此循環(huán)。

結(jié)合滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行要求及潤滑系統(tǒng)示意圖（如圖1所示），可以發(fā)現(xiàn)，該潤滑油站在結(jié)構(gòu)和功能方面主要存在以下兩大不足。

圖1　潤滑系統(tǒng)示意圖

1.1潤滑油局部過熱

在潤滑油不流動(dòng)的情況下，加熱器通電產(chǎn)熱，熱量隨著潤滑油的傳遞速度較慢，且主要集中在加熱管附近，受熱很不均勻。局部油溫過高之后，潤滑油容易過熱氧化，加熱器表面容易形成積碳，不僅油質(zhì)不斷變差，補(bǔ)油成本加大，而且產(chǎn)生的雜質(zhì)進(jìn)入軸承會(huì)極大地影響油膜潤滑的支承特性，降低軸承及機(jī)組的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)事故［6，7］。

管式電阻加熱器的產(chǎn)熱主要由其表面負(fù)荷W決定，因此控制好W對(duì)于防止?jié)櫥途植窟^熱至關(guān)重要，管式電阻加熱器表面負(fù)荷W為：

式中：W為加熱器表面負(fù)荷，W/cm2；α為加熱器與潤滑油之間的傳熱系數(shù)，kJ/（m2·h·K）；tw為加熱器表面溫度，K；ty為油溫，K。

管式電阻加熱器的功率為：

式中：P為管式加熱器功率，kW；Gy為被加熱潤滑油質(zhì)量流量，kg/h；Cy為潤滑油比熱，kJ/（kg·K）；Δt為潤滑油的溫升，K；K為油箱總傳熱系數(shù)，kJ/（m2·h·K）；F為油箱內(nèi)總表面積，m2；η為加熱器熱效率，一般可取0.85；tz為管路周圍介質(zhì)溫度，K。

1.2無精油過濾裝置

在潤滑油站長期使用過程中，由于油液反復(fù)加熱，會(huì)在一定程度上加速潤滑油氧化變質(zhì)的速度，加熱器表面也容易因積碳而污染油品［8］。同時(shí)，在試驗(yàn)臺(tái)長期使用過程中，元器件的磨損與油液氧化會(huì)產(chǎn)生磨損顆粒和膠狀油泥，這些雜質(zhì)的存在必然會(huì)影響潤滑系統(tǒng)的效率［9］。另外，外界污染顆粒也會(huì)從多方面侵入油箱，比如檢修時(shí)污染物就很容易侵入［10］。為保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，防止設(shè)備堵塞與非正常磨損，最直接的措施就是更換潤滑油，但成本過高。此外，可以設(shè)置過濾裝置來對(duì)潤滑油進(jìn)行清潔。

如圖1所示的滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)潤滑系統(tǒng)中，潤滑油從油箱被泵打入軸承試驗(yàn)臺(tái)本體過程中，存在的過濾裝置就是油箱中的粗濾網(wǎng)及管道中的過濾網(wǎng)。這種濾網(wǎng)不能濾去回油中存在的細(xì)小雜質(zhì)，因此不僅無法保證滑動(dòng)軸承形成良好的油膜支承力，而且存在非正常磨損的風(fēng)險(xiǎn)。

2　油站改造方案

針對(duì)滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)潤滑油站存在的上述問題，對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)及功能改造，如圖2所示，主要內(nèi)容如下。

第一，增加了內(nèi)循環(huán)回油管路。未改造前，潤滑油是靜態(tài)加熱，傳熱慢，易發(fā)生局部過熱，使油質(zhì)變差；改造后，潤滑油在進(jìn)入軸承試驗(yàn)臺(tái)本體之前可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)加熱，具體執(zhí)行過程是：關(guān)閉閥3，打開閥2，加熱區(qū)附近的油液通過油泵被不斷地抽回至油箱右側(cè)，從而避免了潤滑油局部過熱，實(shí)現(xiàn)了快速均勻的潤滑油升溫過程，實(shí)際改造結(jié)構(gòu)如圖3所示。待潤滑油達(dá)到指定溫度以后，關(guān)閉閥2，打開閥3，即可將溫度適合的潤滑油供給滑動(dòng)軸承。

第二，增加了精油過濾回路。未改造前，潤滑油沒有精油過濾功能，軸承試驗(yàn)臺(tái)長期運(yùn)行并伴有時(shí)停時(shí)開等多種工況，雜質(zhì)極易污染油品。如圖2所示，為了更好地抽出并濾去雜質(zhì)，可在油箱側(cè)面底部加開過濾口及閥1，通過連接過濾車，形成潤滑油精過濾回路。這樣，精油過濾回路可以長期運(yùn)行，將積累的雜質(zhì)濾去，保證油液的清潔度，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。實(shí)際改造結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3　結(jié)束語

針對(duì)滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)潤滑油站在加熱過程中易發(fā)生局部過熱及無潤滑油精過濾的問題，分別進(jìn)行了結(jié)構(gòu)及功能改造：增加了內(nèi)循環(huán)回油管路來實(shí)現(xiàn)潤滑油的動(dòng)態(tài)加熱，使?jié)櫥蜕郎剡^程更快更均勻，提高了潤滑油使用壽命；增開過濾口及增加濾油車來實(shí)現(xiàn)潤滑油站精油過濾功能，凈化了油品，可防止雜質(zhì)顆粒帶來的非正常磨損風(fēng)險(xiǎn)。改造后的試驗(yàn)臺(tái)潤滑油站具有動(dòng)態(tài)加熱及精油過濾的功能，保證了滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

圖2　改造后潤滑系統(tǒng)

圖3　內(nèi)循環(huán)回路實(shí)際改造

圖4　精油過濾回路實(shí)際改造

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Aiming at the problems involving local overheating during heating process at the lubricating station in sliding bearing test rig resulting in nofine lubricants tobe filtered，respective renovations are carried out to achieve dynamic heating of the lubricants by adding the oil return line for internal circulation and restore the filtration function for the fine lubricants at the lubricating station by adding filtering bowl and filtering cart.After renovation，the lubricating station in the test rig possesses the functions of dynamic heating and fine lubricant filtration toensure the bearing test rig for long-term&high-efficient operation.

滑動(dòng)軸承；潤滑油；加熱；過濾；改造

Sliding Bearing；Lubricating Oil；Heating；Filtration；Renovation

TH871

A

1672-0555（2016）01-022-03

2015年9月

吳偉（1972—），男，本科，主要從事測試技術(shù)研究工作