李亨龍

（武漢久久洋機(jī)械電氣有限公司，湖北武漢 430070）

0 引言

工業(yè)脫硫泵屬于電廠煙氣脫硫環(huán)保設(shè)備，主要輸送石膏漿液，通過(guò)濕法煙氣脫硫裝置對(duì)氣體進(jìn)行處理，降低污染物排放，從而改良空氣質(zhì)量。脫硫泵有大、中、小多種類型，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，潤(rùn)滑設(shè)計(jì)部分所占比重很小，但這一點(diǎn)非常重要，這極大地影響了脫硫泵軸承的后續(xù)安裝、運(yùn)行和維護(hù)。潤(rùn)滑設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致脫硫泵軸承常常出現(xiàn)故障，這造成整個(gè)脫硫泵不能正常使用。

1 工業(yè)脫硫泵滾動(dòng)軸承脂潤(rùn)滑方案設(shè)計(jì)與選擇

1.1 潤(rùn)滑脂選擇

1.1.1 溫度對(duì)脫硫泵潤(rùn)滑的影響

（1）油脂選擇的溫度參考。

潤(rùn)滑脂必須控制在一定的溫度范圍內(nèi)。潤(rùn)滑脂的溫度范圍是這樣的：低溫極限，即允許軸承正常啟動(dòng)的最低溫度；對(duì)于皂基潤(rùn)滑脂，高溫極限是其滴點(diǎn)，在此點(diǎn)潤(rùn)滑脂的稠度降低，潤(rùn)滑脂變?yōu)橐后w。

對(duì)極端溫度極限，即低溫極限和高溫極限均已作了明確的定義。

低溫極限（LTL）即油脂允許軸承無(wú)困難起動(dòng)的最低溫度，主要由基油種類及其粘度決定。

高溫極限（HTL）是由增稠劑種類決定的，對(duì)于皂基油脂來(lái)說(shuō)，是以滴點(diǎn)表示的。滴點(diǎn)表示油脂失去其稠度而成為液體的溫度。

很明顯，低于低溫極限和高于高溫極限的運(yùn)行是不可取的。盡管油脂供貨商在產(chǎn)品信息中標(biāo)明低溫和高溫極限的特定值，但為了可靠運(yùn)行，SKF 給出真正重要的溫度值[1]：

低溫性能極限（LTPL）和高溫性能極限（HTPL）。

在這兩個(gè)極限之內(nèi)的綠色區(qū)域時(shí)，油脂能可靠地發(fā)揮作用，并可精確地確定出油脂的使用壽命。高溫性能極限并沒(méi)有國(guó)際上的標(biāo)準(zhǔn)定義，因此在解釋供貨商的數(shù)據(jù)時(shí)要特別小心。

在高于高溫性能極限（HTPL）的溫度下，油脂會(huì)加速老化和氧化，而且氧化后的副產(chǎn)品會(huì)對(duì)潤(rùn)滑產(chǎn)生有害的影響。因此，在高溫性能極限和高溫極限（HTL）之間的黃色區(qū)域溫度只應(yīng)出現(xiàn)很短時(shí)間。

在低溫區(qū)也有一個(gè)黃色區(qū)域。隨著溫度不斷降低，油脂的流動(dòng)性也會(huì)降低，而油脂的硬度（稠度）也會(huì)增高。最終導(dǎo)致滾動(dòng)體和滾道接觸表面的潤(rùn)滑劑供應(yīng)不足。這個(gè)溫度以低溫性能極限（LTPL）表示。滾子軸承和球軸承的低溫性能極限值并不相同。因?yàn)榍蜉S承比滾子軸承容易潤(rùn)滑，對(duì)于球軸承來(lái)說(shuō)低溫性能極限稍不重要。但對(duì)于滾子軸承來(lái)說(shuō)，當(dāng)軸承連續(xù)在低于極限溫度下運(yùn)行時(shí)，會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p壞。短時(shí)間在這個(gè)溫度區(qū)域運(yùn)行，如冷起動(dòng)不會(huì)造成損害，因?yàn)橛赡Σ烈鸬臒崃繒?huì)使軸承溫度升到綠色區(qū)域[2]。

（2）高溫時(shí)潤(rùn)滑脂的選擇。潤(rùn)滑脂的稠度和基礎(chǔ)油的粘度都受溫度的影響，如圖1 所示。

圖1 潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的粘度隨溫度變化曲線

粘度比一般用于衡量基礎(chǔ)油的粘度是否滿足要求。K 應(yīng)該大于1。

式中：V-潤(rùn)滑劑在工作溫度下的實(shí)際工作粘度，mm/s2，可以從圖1查?。籚1-工作溫度下達(dá)成潤(rùn)滑所需最小粘度，mm/s2。

1.1.2 脫硫泵轉(zhuǎn)速對(duì)潤(rùn)滑的影響

SKF 的潤(rùn)滑脂是用軸承系數(shù)來(lái)代表的：

式中：n-脫硫泵轉(zhuǎn)速，r/min；D-軸承外徑；d-軸承內(nèi)徑；dm=0.5（D+d）mm。

選擇油脂時(shí)，建議A 的值不超過(guò)油脂規(guī)定的速度系數(shù)值，以保證油脂回填正常。

1.1.3 負(fù)荷對(duì)脫硫泵潤(rùn)滑的影響

脫硫泵軸承主要承擔(dān)的負(fù)荷包括：轉(zhuǎn)子重量、軸端負(fù)荷等。

在輕負(fù)載情況下，啟動(dòng)和運(yùn)行軸承需要最小負(fù)載。如果軸承上的載荷小于最小值，軸承的滾動(dòng)將相對(duì)于滾道滑動(dòng)，從而導(dǎo)致軸承損壞。該最小負(fù)載與油的稠度有關(guān)。油的稠度越大，所需的最小負(fù)載越大。

重載時(shí)，重載會(huì)使?jié)L動(dòng)體與滾道表面之間的潤(rùn)滑膜厚度變薄。如果基礎(chǔ)油粘度不夠，可能會(huì)有金屬與金屬直接接觸。在這種情況下，可以使用基礎(chǔ)油粘度相對(duì)較高的潤(rùn)滑脂。在低速情況下，脫硫泵可以使用極壓添加劑或含有極壓添加劑的潤(rùn)滑脂[3]。

筆者在某電廠客戶那里看到的：由于操作工誤將含二硫化鉬極壓添加劑的潤(rùn)滑脂加到高速輕載的脫硫泵軸承里，結(jié)果軸承內(nèi)外圈和滾動(dòng)體被劃傷。

軸承潤(rùn)滑脂的選用原則：

基于上述因素，取決于溫度、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷工況，大致確定工業(yè)脫硫泵潤(rùn)滑脂的選型，由此完成脫硫泵潤(rùn)滑方案沒(méi)計(jì)的第一步。

1.2 工業(yè)脫硫泵油脂潤(rùn)滑的再潤(rùn)滑時(shí)間間隔計(jì)算與壽命計(jì)算

對(duì)于密封軸承，大多數(shù)軸承不需要打開(kāi)密封重新潤(rùn)滑。軸承制造商在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了潤(rùn)滑脂的使用壽命。如SKF 公司的密封深溝球軸承屬于終身潤(rùn)滑軸承。軸承的潤(rùn)滑脂比軸承本身的壽命長(zhǎng)，因此無(wú)需重新潤(rùn)滑。

對(duì)于開(kāi)式軸承，通常脫硫泵制造商會(huì)給脫硫泵的最終用戶推薦一個(gè)重新潤(rùn)滑的時(shí)間間隔，即99%可靠性的潤(rùn)滑脂壽命。軸承再潤(rùn)滑間隔可從圖2 中獲得。

圖2 在70℃情況下的潤(rùn)滑脂再潤(rùn)滑時(shí)間間隔

圖2 中，A 為軸承速度系數(shù)，計(jì)算方法與前文所述相同；bf 是軸承系數(shù)。

圖2 中查取的是在70℃情況下的潤(rùn)滑脂再潤(rùn)滑時(shí)間間隔。例如，溫度每升高15℃，重新潤(rùn)滑間隔（潤(rùn)滑脂壽命）將縮短一半。立式脫硫泵的再潤(rùn)滑時(shí)間間隔（潤(rùn)滑脂壽命）應(yīng)比臥式脫硫泵少一半。

潤(rùn)滑脂壽命為99%的壽命可靠性。如果必須使軸承潤(rùn)滑脂的使用壽命與軸承的疲勞壽命相匹配，則只有99%的可靠性可以換算為90%。換算公式如式（3）所示：

式中：L10-可靠性為90%的壽命；L01-可靠性為99%的壽命。

2 工業(yè)脫硫泵潤(rùn)滑實(shí)施與維護(hù)方案

2.1 工業(yè)脫硫泵的初次潤(rùn)滑方法

首先，添加油脂需要保持場(chǎng)地清潔。因?yàn)檩S承運(yùn)行時(shí)，滾動(dòng)體與滾道之間的油膜厚度只有0.2μm 左右，比粉塵的直徑還小。如果污染物進(jìn)入潤(rùn)滑脂，在軸承運(yùn)行時(shí)污染物會(huì)刺穿潤(rùn)滑膜，造成潤(rùn)滑不良、軸承噪音、發(fā)熱等現(xiàn)象。另外，在添加潤(rùn)滑脂時(shí)，最好不要使用容易脫落的竹木工具，以免竹材鋸屑進(jìn)入潤(rùn)滑脂而造成污染。儲(chǔ)存潤(rùn)滑脂的容器不使用時(shí)應(yīng)密封，以避免外部污染。

2.2 工業(yè)脫硫泵的補(bǔ)充潤(rùn)滑（再潤(rùn)滑）

2.2.l 補(bǔ)充潤(rùn)滑時(shí)的潤(rùn)滑脂選擇

脫硫泵的使用者應(yīng)該遵照廠家的建議，按時(shí)對(duì)脫硫泵軸承補(bǔ)充潤(rùn)滑。將原有潤(rùn)滑脂徹底清洗干凈后，在現(xiàn)場(chǎng)允許的條件下，按初次加入的方法和量進(jìn)行潤(rùn)滑。注意應(yīng)重新選擇潤(rùn)滑脂的過(guò)程也在上面描述過(guò)。如果現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有清潔條件，應(yīng)盡量用新油脂沖洗原有油脂，并盡可能徹底清除原有油脂。

2.2.2 補(bǔ)充潤(rùn)滑量

除部分球面滾子軸承外，工業(yè)脫硫泵常用的軸承大多沒(méi)有附加潤(rùn)滑孔。對(duì)于沒(méi)有輔助潤(rùn)滑孔的軸承，在設(shè)計(jì)軸承腔時(shí)，應(yīng)在軸承兩側(cè)設(shè)置注油孔和出油孔。這樣，新加入的潤(rùn)滑脂就可以進(jìn)入軸承，排出的潤(rùn)滑脂就是舊的潤(rùn)滑脂。此時(shí)補(bǔ)充潤(rùn)滑的潤(rùn)滑量應(yīng)為：

式中：D-支座外徑，mm；B-支座寬度，mm。

對(duì)于軸承外圈有輔助潤(rùn)滑孔的球面滾子軸承，補(bǔ)充潤(rùn)滑可直接進(jìn)入軸承，達(dá)到最佳補(bǔ)充潤(rùn)滑效果，因此所需的潤(rùn)滑量也相應(yīng)減少。該情況下的補(bǔ)充潤(rùn)滑量為：G=0.002×D×B

2.2.3 補(bǔ)充潤(rùn)滑方法

工業(yè)脫硫泵用于補(bǔ)充潤(rùn)滑時(shí)，一般在脫硫泵低速運(yùn)行或停機(jī)時(shí)進(jìn)行。脫硫泵低速運(yùn)行時(shí)，補(bǔ)充潤(rùn)滑進(jìn)入軸承后，低速脫硫泵可以平衡新潤(rùn)滑脂，有利于潤(rùn)滑脂的補(bǔ)充；同時(shí)要注意補(bǔ)充潤(rùn)滑脂的溫度與脫硫泵本身溫度的差異。

2.3 脫硫泵維護(hù)的注意事項(xiàng)

脫硫泵維護(hù)中一定要注意軸承和潤(rùn)滑劑的清潔，因?yàn)闈?rùn)滑油膜的厚度只有0.2μm，任何污染物的進(jìn)入都會(huì)直接破壞油膜。

一般脫硫泵發(fā)到客戶現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)馬上安裝，時(shí)間長(zhǎng)的會(huì)放上一年以上。在設(shè)備正式運(yùn)行時(shí)如果放置時(shí)間較長(zhǎng)的需要進(jìn)行一次維護(hù)，最好對(duì)潤(rùn)滑劑進(jìn)行檢測(cè)，是否氧化、是否含有水分，在南方潮氣較重的地方軸承會(huì)產(chǎn)生銹蝕。

3 結(jié)語(yǔ)

脫硫泵的潤(rùn)滑方案設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜而又相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在脫硫泵運(yùn)行過(guò)程中，各種因素都會(huì)影響軸承的性能。為了做好脫硫泵潤(rùn)滑方案的設(shè)計(jì)工作，脫硫泵設(shè)計(jì)者甚至用戶都需要對(duì)潤(rùn)滑知識(shí)有更系統(tǒng)的了解。