尹以宣 何鹏
【摘要】某核电站1#、2#机组8台海水泵上轴承频繁出现温度波动，波动幅度最高达30℃，并超过了报警值（76℃）。通过对此现象的分析，了解轴承温度上升的根本原因，采取有效地措施解决上轴承温度高的故障，保证机组的安全运行。本文通过对故障原因判断、分析，提出解决海水泵上轴承温度高的方法，为今后类似故障判断提供指导。
【关键词】泵;轴承;温度
1.引言
某核电站海水系统为重要海水冷却系统，主要为电站一、二回路设备冷却水系统提供冷却源。每个机组设置4台海水泵，在夏季需要3台海水泵投运才能满足机组的冷却要求。另外，运行的海水泵因万向节联轴器的特殊需求，每运行两周需要停下来添加润滑脂，所以在高温季节必须保证4台海水泵可用。自投运以来，1#、2#号机组共8台海水泵频繁出现上轴承温度波动，波动幅度最高达30℃，并超过了报警值（76℃）。尽管试图通过增加上轴承冷却水量来降低上轴承温度，但是启泵试转后上轴承温度仍达到68℃后发生了快速的上升现象，一直达到72℃停泵值（如图1所示）。海水泵的故障严重影响到核电站的运行安全，需立即进行处理。
图1 故障海水泵启动后上轴承温度趋势图
2.海水泵结构及轴承情况介绍
每台机组设4台并列运行的容量为33.3%的海水泵。海水泵为立式安装的双吸单级泵（相关参数见表1[1]），壳体分离式离心泵，垂直安装，单台泵的流量为12490m3/h，扬程为23.2m，泵体水平线低于最低海水水位，每台泵由垂直、常速电动机驱动，该电动机布置位置高于正常潮位。
表1 海水泵性能参数
生产厂家 美国ITT A-C Custom Pump公司 流量 12，490m3/h
型号 48×42 WSDD-V型立式双吸离心泵 转速 596r/min
扬程 23.3m 电功率 950KW
海水泵轴处安装有推力轴承（相关参数见表2），上部是一对“面对面”安装的圆锥滚子推力轴承（SKF 32232/SKF 32030 X），下部SKF 32232型轴承承受转子的重量。其中，SKF 32030X型小轴承约束转子向上的轴向移动，两个轴承面对面安装也承受转子产生的径向力。在上部推力轴承和下部径向轴承处各装有一电阻温度探头（RTD）用于监测泵运行时上、下轴承处的温度。另外，在泵轴的上端部处还装有两个振动测量探头，成90°夹角布置，用于监测泵的径向振动。上轴承室处安装有冷却水室，冷却水源为生活水，流量通过节流孔板控制在0.2728m3/h。
表2 推力轴承参数
项目名称 SKF 32232 SKF 32030 X
内径 160mm 150mm
外径 290mm 225mm
基本动载荷 880，000N 369，000N
额定转速 1100r/min 1500r/min
润滑脂 Mobilux EP2
3.海水泵推力轴承温度高的原因分析
在排除仪控设备故障和系统运行影响后，从机械角度分析引起轴承温度波动的原因主要有以下几个方面[2]：
3.1 轴承的装配质量不达标，主要集中在轴承未安装到位。分析原因大致如下：轴承加热温度不够高，轴承内孔在轴承安装过程中已经冷缩，无法安装到位。轴承内孔、泵轴外表面或者轴肩表面有异物、毛刺，导致轴承无法安装到位。轴承安装到位后，没有增加适当预紧力，轴承在冷却后，导致轴承和轴肩之间存在间隙。
3.2 轴承润滑油脂添加数量不合适。具体表现在两个方面：油脂量不足时，润滑效果差，轴承滚珠与外圈之间的摩擦力增大，产生的热量增多，轴承温度上升。油脂量过多时，轴承游隙变小，不利于散热，且由于搅拌作用使轴承摩擦阻力加大，造成轴承温度升高。另外，海水泵用的是Mobilux EP2潤滑脂，该润滑脂是锂基润滑脂，它的使用范围-29℃～121℃，抗氧化性好，抗水性好，可使用在低温。在较低转速设备上使用，但它的黏度大，自流性差。从海水泵轴承室的结构[3]（如图2所示）来看，下部的推力轴承的润滑是一个被忽略的地方。如果从正常的加油孔加油，由于Moiblux EP2润滑脂的黏度较大，油脂将很难流到该部位。海水泵工作转速596转/分，它的油脂很容易在转动时被压到滚柱处，或被甩在轴承室内壁或粘附在滚柱上，当泵运100小时左右，轴承润滑脂的损失，在将原来的良好的油膜破坏，新的润滑油很难流到滚珠上，容易造成轴承发热现象。
图2 海水泵上部轴承室构造
3.3 轴承冷却水冷却效果差，主要原因包括：冷却水流量不足、冷却水管道堵塞。
3.4 轴承游隙过小。采用过盈配合会导致轴承游隙越小，轴承游隙过小，轴承滚珠与外圈摩擦增大，热量产生增多，轴承温度升高。
3.5 轴承润滑油脂选型不合适，主要表现在抗高温性能差，在温度超过100℃时，油脂粘度变小，润滑效果差，轴承出现异音或温度升高。一般来说，轴承设计和制造的油膜值要比实际安装后油膜值大，这是因为轴和轴承是过盈配合，存在着滚道和滚珠变形的情况。导致设计的油膜值偏小，但这个问题在轴承经过一段时间磨合后才能达到一种良好的动态油膜值。
4.处理海水泵推力轴承温度高故障的方法
4.1 确保轴承装配到位。首先，轴承加热温度控制在100℃～110℃之间（SKF推荐93℃），加热温度不能过低，也不能过高，否则会使轴承发生退火，影响轴承的机械性能。轴承加热期间，使用红外测温仪对轴承表面的温度进行监测。达到规定温度时，快速将轴承安装至规定位置上，并随之安装锁紧螺母，以便在轴承冷却前给轴承施加一定的预紧力。由于海水泵万向节轴安装时偏心值接近于0，此海水泵电机推力轴承按只承受轴向载荷考虑，故锁紧螺母的最小轴向预紧力≥10296N[4]。
4.2 确保轴承的装配游隙在0.20～0.23mm。根据厂家维修说明书，更换上部推力轴承后，控制装配游隙在0.18～0.23mm，但根据现场实践证明，若游隙为0.18mm，轴承运行后温度相对较高，在环境温度升高的情况下，轴承温度还是可能存在过热的情况。所以，游隙尽量控制在0.20～0.23mm，但不能超过0.23mm，否则，泵运行一段时间后，随着轴承磨损加重，游隙会逐步增加，将可能导致泵运行出现异音，也不利于泵正常运行。
4.3 增加上部轴承冷却水流量。因为设计原因，冷却水室结构不容易改变，但现场可以在冷却水管出口加装一个节流孔板，以增加冷却水在冷却水室内的停留时间，间接增加冷却水流量，改善冷却效果，及时带走轴承运行产生的温度，进一步降低轴承温度。
4.4 选择适当的油脂类型，并确保油脂添加适量。根据厂家说明书，该泵的润滑油脂应该选择Mobilux EP2。该润滑脂是锂基润滑脂，其使用温度范围为-29℃～121℃，抗氧化性好，抗水性好，可使用在低温，且EP2润滑油在高温不会发生油脂变稀液化现象，容易建立运行良好的油膜。同时在，在润滑脂填充量上也要特别注意。油脂填充量一般按转速确定，转子转速小于1500rpm时润滑脂填充量为轴承室容积的2/3;转子转速在1500～3000rpm时润滑脂填充量为轴承室容积的1/2;转子转速在大于3000rpm时润滑脂填充量为轴承室容积的1/3。因海水泵工作轉速596转/分，所以，轴承室润滑脂填充量可控制在轴承室容积的2/3～1/2之间，大约为600g。填充时要一边填充一边手动盘动轴承或转子以确保填充均匀。另外，根据实践经验，在泵复役试验期间，可以根据轴承运行情况，若轴承运行声音不柔和，可以酌情再添加一定量的油脂，但要时刻关注轴承温度变换情况。
5.结束语
按照上述方法，我们从轴承的装配质量、轴承游隙以及油脂添加量等几方面加以控制，很好地解决了海水泵上轴承温度高的故障，确保了泵的可靠运行。
参考文献
[1]吕克主编.最新国内外轴承代号对照手册[S].北京：机械工业出版社，2001.
[2]黄希贤，曹占友编.泵操作与维修技术问答[M].北京：中国石化出版社，2003.
[3]PUMP INSTALLATION，OPERATION & MAINT-ENANCE MANUAL（48×42）TYPE WSDD-V RAW SERVICE WATER PUMPS，ITT Industries A-C Custom Pump，1999（三期内部资料）.
[4]田剑平.秦山三期核电站CCW泵电机及RSW泵电机推力轴承游隙调整[J].安徽电力科技信息，2007（2）.
作者简介：
尹以宣（1985—），男，安徽淮南人，中国能源建设集团安徽电力建设第二工程公司助理工程师，从事核电站设备技术管理和项目管理。
何鹏（1973—），男，安徽巢湖人，安徽电气工程职业技术学院讲师，技师，从事热力设备教学与研究。
