王寶貴

（液化空（kōng）氣（成都）有限公（gōng）司，成都　611731）

　　摘（zhāi）　要：介紹了造成循環冷卻水冷卻塔減速機軸承進水的原（yuán）因，及進水對軸承產生的不良影響，分析了水引起的軸承磨損原因、機理；采用外加密封氣裝置對減速機軸承進行了防水改造。結果表明，通過導水（shuǐ）環及密封氣（qì）的作用（yòng）可完全阻斷水進入軸承的通路，且密封氣的防（fáng）腐作用使骨架油封壽命較原來有一定延長。

　　關鍵詞：冷卻塔；減速機；軸承；防水

　　某公司的循（xún）環冷卻水（shuǐ）冷卻塔減速機軸承防水（shuǐ）性能較差，在其運行近1a的時間後下部骨架軸封就會有水滲出，7台減速機在（zài）1個月內（nèi）因軸承進水而損壞，影響（xiǎng）係統穩定運行。通（tōng）過分析減速機的結構發現，水進入（rù）減速（sù）機內部的途徑隻有在（zài）軸與軸承壓蓋之間（jiān）的縫隙，因此隻（zhī）要切斷這條（tiáo）水侵入通道，就能阻止水進（jìn）入（rù）減速機內部，避（bì）免軸承因為水的侵害過早失效（xiào）的問題產生，提（tí）高設備運行的穩（wěn）定性。

　　1　進水對（duì）軸承的（de）影響

　　減速機底部軸封滲水（shuǐ）和軸上凝結水情況見圖1。

　　資料表明，在徑向軸承油中水（shuǐ）的質量分（fèn）數為1%時就能使軸承壽命減少達90%。水引起的軸承磨損（sǔn）原（yuán）因（yīn）、機理主（zhǔ）要有：

　　1）腐蝕及油乳化：水直接侵蝕軸（zhóu）承表麵生成氧化鐵。水與油中酸（由水存在產生的（de））一起（qǐ）提高了腐蝕電位增加軸承電化（huà）學腐蝕。當金屬表麵出現磨蝕顆粒時，鏽和腐蝕會導致表麵快（kuài）速惡化（huà）。金屬鏽蝕表麵磨（mó）損後暴露（lù）出基體金屬，其在水和酸的存在（zài）下更容易被腐蝕。在軸承（chéng）滾道和滾動體上由於腐蝕產生蝕刻和點（diǎn）蝕破壞了油膜結構，引起軸承接觸疲勞和磨損。水促使油（yóu）質乳化，油乳化後不但會降低潤（rùn）滑效果還會帶來嚴重後果（guǒ），如：乳化液在（zài）軸承等處析出水分可能破化油膜、增大摩擦引起軸承過熱等。

　　2）氫脆。在某些情況下，水（shuǐ）會在滾動軸承負載區產生的高壓作用下（xià）被分解成氧原子和氫原（yuán）子，以及在水解和腐（fǔ）蝕過程中（zhōng）會有氫產（chǎn）生。過程中所產生的氫可以被吸收到軸承滾（gǔn）道的表麵，導致軸承材料性能劣化。軸承被氫（qīng）侵蝕（shí）後，其滾道表麵下方（fāng）材料容易開裂，當（dāng）一些裂縫擴散（sàn）到表麵時，可能導致點蝕和剝（bāo）落。來自於添加物（極壓添加劑，抗磨添加劑等（děng）），潤滑油和環境中硫可能加速（sù）裂紋的發展。

　　3）破壞（huài）油膜強（qiáng）度。滾動體（tǐ）軸承依（yī）靠（kào）油（yóu）的粘度來建立一個關鍵的間隙（xì）來承載載荷。油膜能承載（zǎi）極大載荷是因（yīn）為潤滑油的（de）粘度（dù）隨壓力的增加，而水不具備此屬性（xìng）。因此當一個小的水珠被帶入負載區域油膜間隙就會喪失，出現碰撞或者幹摩擦的（de）發生，進（jìn）而導（dǎo）致滾動接觸麵出現疲勞裂紋，凹坑和剝（bāo）落的可能性。水（shuǐ）能在負載區閃蒸或（huò）爆發出過熱蒸汽，這能急劇破壞油膜和造成潛在斷裂麵，惡化潤滑效果。水的汙染也增加了油（yóu）的夾帶（dài）空氣能力，從而增加油中的氣穴，削弱油膜，引（yǐn）起氧化，會導致局部表麵疲（pí）勞和侵蝕。

　　4）油（yóu）氧化及添加劑耗減。很多潤滑油中都含有少量的抗氧化（huà）劑。當潤滑油遇到高溫的金屬顆粒和水時其抗氧化劑被迅速消耗，使潤（rùn）滑油失去抗氧化（huà）劑保護而被氧化。油氧（yǎng）化會帶來很多問題，如腐蝕，油泥等（děng）。水可以使一些添加劑（jì）水解，使一些添加（jiā）劑凝結或（huò）者將這些添（tiān）加劑從油中析離，使（shǐ）添加劑功（gōng）效減弱或喪失如：極壓添加劑，抗磨添加劑，抗腐蝕添加劑，抗乳化劑等。硫磷等（děng）極壓添加劑遇到水能（néng）轉變成硫（liú）酸和磷酸，加劇腐（fǔ）蝕。

　　5）微生物汙染。水是具有極（jí）性的，因此其有相應能力來吸收油中具有極性的（de）雜質（如氧化物、廢棄的添加劑（jì）、微粒、碳細粉和（hé）樹脂等）以（yǐ）形成汙泥球和乳劑（jì），進一步造（zào）成潤滑不（bú）良。水是（shì）一種已知的（de）微（wēi）生物載體，如細菌和真菌。久而（ér）久之，這些微生物構（gòu）成厚生（shēng）物粘（zhān）泥，近一步惡化潤滑效果，也加劇（jù）腐蝕。

　　通過（guò）以上分析得知（zhī）軸承進水會對軸承造（zào）成致命傷害，因此必須阻止（zhǐ）水進入軸承中，才能保證軸承安全穩定運（yùn）行（háng）。

　　2　防水（shuǐ）裝置設計

　　鑒於（yú）減速機長期處（chù）於（yú）水（shuǐ）汽包（bāo）圍環境中運行，即使（shǐ）用時會（huì）有大量凝結水（圖1(b)），因此對於減速機防水設（shè）計有（yǒu）著重要意義，關（guān）乎冷卻塔能否穩定（dìng）運行。通過前麵分析得（dé）知，隻要阻斷水進入減速機內部的通路就可以做（zuò）到防水，可以用加迷宮密封、機械密封、填料密封等方法解決進水問題（tí）。但以上幾種方式需要做的改造比（bǐ）較大而且成本也比較高（gāo），對（duì）於工廠有很大（dà）難度。為了減（jiǎn）小實施難度及（jí）保證減速機各部分（fèn）性能不發生（shēng）改變，采取外加密封氣裝置進行防水設計。

　　密封裝置由氣源（yuán）管（guǎn）（防腐蝕）、減壓閥、接頭、截（jié）止閥、過濾器、密封蓋板、四氟導水（shuǐ）環、微（wēi）壓表、抱箍、矽橡膠、紮帶等組成，見圖2。

　　在冷卻塔（tǎ）減速機上下軸承壓蓋上（shàng）加上一個與軸承壓蓋類似的蓋（gài）板，蓋板與軸承（chéng）蓋之間加密封墊（diàn），密封蓋板內部采用錐形結構，以便減小氣體局部損失以及對氣體起（qǐ）到緩衝作用，便於氣（qì）體均勻噴出。軸與蓋板（bǎn）孔徑之間的間隙（xì）值以軸（zhóu）承壓蓋與軸的間隙（xì）值為參考。在蓋板的側麵（miàn）加工一個進氣孔，用來通密封氣，密封氣通過軸與蓋板之間的間隙（xì）排至大氣，蓋板頂部Z小厚度可以參（cān）照軸承壓蓋厚度（dù）確定。蓋板頂部密封氣出口處（chù）外部設計成30°斜坡，其與導水環下表麵平行，起到圍（wéi）堰擋水作用。

　　在減速（sù）機上部（bù）軸上加上一個導水環，導水環采用聚四氟乙烯材料內外雙斜麵設計，其棱角（jiǎo）的投（tóu）影應在密封蓋板斜坡的外側。導水環采用抱箍固定在軸上，其（qí）與軸之間必須密封良好（可以考慮用矽橡膠）。導水環與（yǔ）密封蓋板的（de）距離參考密封蓋板與（yǔ）軸的間隙，盡（jìn）量利用氣體的噴力。減速機上下密封蓋板結（jié）構相同，下部由於重力作用取消導水環的（de）安裝。由於導（dǎo）水環的作用使得在密封（fēng）氣出口處（chù）隻有水霧，因此密封氣出（chū）口壓力隻（zhī）需高於（yú）大氣壓（yā）力即可，推薦（jiàn）氣壓為30kPa。以便盡量節省氣體用量。通過密（mì）封氣及導水環作用，從而阻斷水進入減速機內部的通道。

　　由於冷（lěng）卻（què）塔內通入少量（liàng）氮氣或汙氮氣，因（yīn）此檢修（xiū）時（shí）存在著窒息（xī）風險。進入前要關閉密封氣進氣閥，對閥門進行上鎖（suǒ）；風扇可以（yǐ）運轉情況下進行強製通風，如風扇不能運轉要打開檢修門10min後進入；進入前必須佩帶氧氣氣體檢測儀，正常後方可進（jìn）入空（kōng）間；同時必須有（yǒu）監（jiān）護人員。

　　3　結束語

　　通過導水環及（jí）密封（fēng）氣的作用完全阻斷水進入軸承的（de）通路，再者由（yóu）於密封氣的防（fáng）腐（fǔ）作（zuò）用，使骨架油封壽命較原來有一定延長，為軸承運行提供良好的環境，保證減速機的穩定（dìng）運行。
 

來源：《化工生產與技術》2013年01期