工业脱硫泵轴承润滑方案设计

李亨龙

（武汉久久洋机械电气有限公司，湖北武汉 430070）

0 引言

工业脱硫泵属于电厂烟气脱硫环保设备，主要输送石膏浆液，通过湿法烟气脱硫装置对气体进行处理，降低污染物排放，从而改良空气质量。脱硫泵有大、中、小多种类型，在机械设计中，润滑设计部分所占比重很小，但这一点非常重要，这极大地影响了脱硫泵轴承的后续安装、运行和维护。润滑设计不当会导致脱硫泵轴承常常出现故障，这造成整个脱硫泵不能正常使用。

1 工业脱硫泵滚动轴承脂润滑方案设计与选择

1.1 润滑脂选择

1.1.1 温度对脱硫泵润滑的影响

（1）油脂选择的温度参考。

润滑脂必须控制在一定的温度范围内。润滑脂的温度范围是这样的：低温极限，即允许轴承正常启动的最低温度；对于皂基润滑脂，高温极限是其滴点，在此点润滑脂的稠度降低，润滑脂变为液体。

对极端温度极限，即低温极限和高温极限均已作了明确的定义。

低温极限（LTL）即油脂允许轴承无困难起动的最低温度，主要由基油种类及其粘度决定。

高温极限（HTL）是由增稠剂种类决定的，对于皂基油脂来说，是以滴点表示的。滴点表示油脂失去其稠度而成为液体的温度。

很明显，低于低温极限和高于高温极限的运行是不可取的。尽管油脂供货商在产品信息中标明低温和高温极限的特定值，但为了可靠运行，SKF 给出真正重要的温度值[1]：

低温性能极限（LTPL）和高温性能极限（HTPL）。

在这两个极限之内的绿色区域时，油脂能可靠地发挥作用，并可精确地确定出油脂的使用寿命。高温性能极限并没有国际上的标准定义，因此在解释供货商的数据时要特别小心。

在高于高温性能极限（HTPL）的温度下，油脂会加速老化和氧化，而且氧化后的副产品会对润滑产生有害的影响。因此，在高温性能极限和高温极限（HTL）之间的黄色区域温度只应出现很短时间。

在低温区也有一个黄色区域。随着温度不断降低，油脂的流动性也会降低，而油脂的硬度（稠度）也会增高。最终导致滚动体和滚道接触表面的润滑剂供应不足。这个温度以低温性能极限（LTPL）表示。滚子轴承和球轴承的低温性能极限值并不相同。因为球轴承比滚子轴承容易润滑，对于球轴承来说低温性能极限稍不重要。但对于滚子轴承来说，当轴承连续在低于极限温度下运行时，会造成严重损坏。短时间在这个温度区域运行，如冷起动不会造成损害，因为由摩擦引起的热量会使轴承温度升到绿色区域[2]。

（2）高温时润滑脂的选择。润滑脂的稠度和基础油的粘度都受温度的影响，如图1 所示。

图1 润滑油基础油的粘度随温度变化曲线

粘度比一般用于衡量基础油的粘度是否满足要求。K 应该大于1。

式中：V-润滑剂在工作温度下的实际工作粘度，mm/s2，可以从图1查取；V1-工作温度下达成润滑所需最小粘度，mm/s2。

1.1.2 脱硫泵转速对润滑的影响

SKF 的润滑脂是用轴承系数来代表的：

式中：n-脱硫泵转速，r/min；D-轴承外径；d-轴承内径；dm=0.5（D+d）mm。

选择油脂时，建议A 的值不超过油脂规定的速度系数值，以保证油脂回填正常。

1.1.3 负荷对脱硫泵润滑的影响

脱硫泵轴承主要承担的负荷包括：转子重量、轴端负荷等。

在轻负载情况下，启动和运行轴承需要最小负载。如果轴承上的载荷小于最小值，轴承的滚动将相对于滚道滑动，从而导致轴承损坏。该最小负载与油的稠度有关。油的稠度越大，所需的最小负载越大。

重载时，重载会使滚动体与滚道表面之间的润滑膜厚度变薄。如果基础油粘度不够，可能会有金属与金属直接接触。在这种情况下，可以使用基础油粘度相对较高的润滑脂。在低速情况下，脱硫泵可以使用极压添加剂或含有极压添加剂的润滑脂[3]。

笔者在某电厂客户那里看到的：由于操作工误将含二硫化钼极压添加剂的润滑脂加到高速轻载的脱硫泵轴承里，结果轴承内外圈和滚动体被划伤。

轴承润滑脂的选用原则：

基于上述因素，取决于温度、转速、负荷工况，大致确定工业脱硫泵润滑脂的选型，由此完成脱硫泵润滑方案没计的第一步。

1.2 工业脱硫泵油脂润滑的再润滑时间间隔计算与寿命计算

对于密封轴承，大多数轴承不需要打开密封重新润滑。轴承制造商在设计时考虑了润滑脂的使用寿命。如SKF 公司的密封深沟球轴承属于终身润滑轴承。轴承的润滑脂比轴承本身的寿命长，因此无需重新润滑。

对于开式轴承，通常脱硫泵制造商会给脱硫泵的最终用户推荐一个重新润滑的时间间隔，即99%可靠性的润滑脂寿命。轴承再润滑间隔可从图2 中获得。

图2 在70℃情况下的润滑脂再润滑时间间隔

图2 中，A 为轴承速度系数，计算方法与前文所述相同；bf 是轴承系数。

图2 中查取的是在70℃情况下的润滑脂再润滑时间间隔。例如，温度每升高15℃，重新润滑间隔（润滑脂寿命）将缩短一半。立式脱硫泵的再润滑时间间隔（润滑脂寿命）应比卧式脱硫泵少一半。

润滑脂寿命为99%的寿命可靠性。如果必须使轴承润滑脂的使用寿命与轴承的疲劳寿命相匹配，则只有99%的可靠性可以换算为90%。换算公式如式（3）所示：

式中：L10-可靠性为90%的寿命；L01-可靠性为99%的寿命。

2 工业脱硫泵润滑实施与维护方案

2.1 工业脱硫泵的初次润滑方法

首先，添加油脂需要保持场地清洁。因为轴承运行时，滚动体与滚道之间的油膜厚度只有0.2μm 左右，比粉尘的直径还小。如果污染物进入润滑脂，在轴承运行时污染物会刺穿润滑膜，造成润滑不良、轴承噪音、发热等现象。另外，在添加润滑脂时，最好不要使用容易脱落的竹木工具，以免竹材锯屑进入润滑脂而造成污染。储存润滑脂的容器不使用时应密封，以避免外部污染。

2.2 工业脱硫泵的补充润滑（再润滑）

2.2.l 补充润滑时的润滑脂选择

脱硫泵的使用者应该遵照厂家的建议，按时对脱硫泵轴承补充润滑。将原有润滑脂彻底清洗干净后，在现场允许的条件下，按初次加入的方法和量进行润滑。注意应重新选择润滑脂的过程也在上面描述过。如果现场没有清洁条件，应尽量用新油脂冲洗原有油脂，并尽可能彻底清除原有油脂。

2.2.2 补充润滑量

除部分球面滚子轴承外，工业脱硫泵常用的轴承大多没有附加润滑孔。对于没有辅助润滑孔的轴承，在设计轴承腔时，应在轴承两侧设置注油孔和出油孔。这样，新加入的润滑脂就可以进入轴承，排出的润滑脂就是旧的润滑脂。此时补充润滑的润滑量应为：

式中：D-支座外径，mm；B-支座宽度，mm。

对于轴承外圈有辅助润滑孔的球面滚子轴承，补充润滑可直接进入轴承，达到最佳补充润滑效果，因此所需的润滑量也相应减少。该情况下的补充润滑量为：G=0.002×D×B

2.2.3 补充润滑方法

工业脱硫泵用于补充润滑时，一般在脱硫泵低速运行或停机时进行。脱硫泵低速运行时，补充润滑进入轴承后，低速脱硫泵可以平衡新润滑脂，有利于润滑脂的补充；同时要注意补充润滑脂的温度与脱硫泵本身温度的差异。

2.3 脱硫泵维护的注意事项

脱硫泵维护中一定要注意轴承和润滑剂的清洁，因为润滑油膜的厚度只有0.2μm，任何污染物的进入都会直接破坏油膜。

一般脱硫泵发到客户现场不会马上安装，时间长的会放上一年以上。在设备正式运行时如果放置时间较长的需要进行一次维护，最好对润滑剂进行检测，是否氧化、是否含有水分，在南方潮气较重的地方轴承会产生锈蚀。

3 结语

脱硫泵的润滑方案设计是一项复杂而又相互关联的系统设计。在脱硫泵运行过程中，各种因素都会影响轴承的性能。为了做好脱硫泵润滑方案的设计工作，脱硫泵设计者甚至用户都需要对润滑知识有更系统的了解。