滑动轴承试验台润滑油站的改造

□吴　伟　□祁　峰　□何卓仪　□金　逸

上海电气集团股份有限公司 中央研究院　上海　200070

滑动轴承试验台润滑油站的改造

□吴伟□祁峰□何卓仪□金逸

上海电气集团股份有限公司 中央研究院上海200070

针对滑动轴承试验台润滑油站加热过程中易发生局部过热及无精油过滤的问题，分别进行了改造，增加了内循环回油管路来实现润滑油的动态加热，添加过滤口及滤油车来实现润滑油站精油过滤功能。改造后的试验台润滑油站具有动态加热及精油过滤的功能，从而保证了滑动轴承试验台的长期高效运行。

滑动轴承是旋转类装备机械的重要组成部件之一，其性能的优劣直接关系到整体系统能否平稳运行。滑动轴承试验台是用于测试与研究滑动轴承支承特性必不可少的工具，它一般主要由轴承转子机械系统、驱动设备、润滑油站、冷却系统和测控系统等组成［1-3］。其中，油箱部件是润滑油站的核心，主要作用是为滑动轴承的运行测试提供温度适宜的润滑油。

在给滑动轴承供油之前，一般需要先将润滑油升温至一定温度，以保证滑动轴承工作时形成较好的油膜润滑效果。目前润滑油站加热方法按照加热原理及热源与油品间的传热关系，可以分为电阻加热、感应加热、电弧加热、红外加热和微波加热，这些加热方法各有优缺点［4，5］。

滑动轴承试验台采用L-TSA46号汽轮机油作为轴承润滑油，40℃时的运动黏度为41.4～50.6 mm2/s，闪点不低于180℃。经综合分析润滑油特性、油箱容积，结合输油管路较短、闸阀较多及油箱储油等实际状况，选用功率较大的管式电阻加热器对油箱中的润滑油进行加热。然而，润滑油站还存在受热不均匀和无精油过滤的缺点，需进行结构与功能改造。

1　油站改造前存在的问题

润滑油经加热器加热至一定温度之后，由电动油泵抽出油箱，经冷油器降温至一个恒定温度后供给滑动轴承。滑动轴承端泄流出的润滑油，经过回油管路流回润滑油站油箱，回油可通过箱内粗滤网进行简单的过滤，如此循环。

结合滑动轴承试验台运行要求及润滑系统示意图（如图1所示），可以发现，该润滑油站在结构和功能方面主要存在以下两大不足。

图1　润滑系统示意图

1.1润滑油局部过热

在润滑油不流动的情况下，加热器通电产热，热量随着润滑油的传递速度较慢，且主要集中在加热管附近，受热很不均匀。局部油温过高之后，润滑油容易过热氧化，加热器表面容易形成积碳，不仅油质不断变差，补油成本加大，而且产生的杂质进入轴承会极大地影响油膜润滑的支承特性，降低轴承及机组的使用寿命，严重时甚至会引发事故［6，7］。

管式电阻加热器的产热主要由其表面负荷W决定，因此控制好W对于防止润滑油局部过热至关重要，管式电阻加热器表面负荷W为：

式中：W为加热器表面负荷，W/cm2；α为加热器与润滑油之间的传热系数，kJ/（m2·h·K）；tw为加热器表面温度，K；ty为油温，K。

管式电阻加热器的功率为：

式中：P为管式加热器功率，kW；Gy为被加热润滑油质量流量，kg/h；Cy为润滑油比热，kJ/（kg·K）；Δt为润滑油的温升，K；K为油箱总传热系数，kJ/（m2·h·K）；F为油箱内总表面积，m2；η为加热器热效率，一般可取0.85；tz为管路周围介质温度，K。

1.2无精油过滤装置

在润滑油站长期使用过程中，由于油液反复加热，会在一定程度上加速润滑油氧化变质的速度，加热器表面也容易因积碳而污染油品［8］。同时，在试验台长期使用过程中，元器件的磨损与油液氧化会产生磨损颗粒和胶状油泥，这些杂质的存在必然会影响润滑系统的效率［9］。另外，外界污染颗粒也会从多方面侵入油箱，比如检修时污染物就很容易侵入［10］。为保证系统正常运行，防止设备堵塞与非正常磨损，最直接的措施就是更换润滑油，但成本过高。此外，可以设置过滤装置来对润滑油进行清洁。

如图1所示的滑动轴承试验台润滑系统中，润滑油从油箱被泵打入轴承试验台本体过程中，存在的过滤装置就是油箱中的粗滤网及管道中的过滤网。这种滤网不能滤去回油中存在的细小杂质，因此不仅无法保证滑动轴承形成良好的油膜支承力，而且存在非正常磨损的风险。

2　油站改造方案

针对滑动轴承试验台润滑油站存在的上述问题，对其进行了结构及功能改造，如图2所示，主要内容如下。

第一，增加了内循环回油管路。未改造前，润滑油是静态加热，传热慢，易发生局部过热，使油质变差；改造后，润滑油在进入轴承试验台本体之前可以实现动态加热，具体执行过程是：关闭阀3，打开阀2，加热区附近的油液通过油泵被不断地抽回至油箱右侧，从而避免了润滑油局部过热，实现了快速均匀的润滑油升温过程，实际改造结构如图3所示。待润滑油达到指定温度以后，关闭阀2，打开阀3，即可将温度适合的润滑油供给滑动轴承。

第二，增加了精油过滤回路。未改造前，润滑油没有精油过滤功能，轴承试验台长期运行并伴有时停时开等多种工况，杂质极易污染油品。如图2所示，为了更好地抽出并滤去杂质，可在油箱侧面底部加开过滤口及阀1，通过连接过滤车，形成润滑油精过滤回路。这样，精油过滤回路可以长期运行，将积累的杂质滤去，保证油液的清洁度，从而提高系统的稳定性。实际改造结构如图4所示。

3　结束语

针对滑动轴承试验台润滑油站在加热过程中易发生局部过热及无润滑油精过滤的问题，分别进行了结构及功能改造：增加了内循环回油管路来实现润滑油的动态加热，使润滑油升温过程更快更均匀，提高了润滑油使用寿命；增开过滤口及增加滤油车来实现润滑油站精油过滤功能，净化了油品，可防止杂质颗粒带来的非正常磨损风险。改造后的试验台润滑油站具有动态加热及精油过滤的功能，保证了滑动轴承试验台的长期稳定运行。

图2　改造后润滑系统

图3　内循环回路实际改造

图4　精油过滤回路实际改造

［1］黄蕾，滕勤，孙军.多功能滑动轴承试验台测控系统设计［J］.机械设计与研究，2013，29（3）：92-96.

［2］周利俊.油膜轴承试验台系统研制［D］.广州：华南理工大学，2013.

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［4］赵昉.往复式压缩机润滑油变质原因及改进［J］.润滑油，2000，15（6）：51-52.

［5］陈淑江.螺旋油楔滑动轴承润滑机理的理论与实验研究［D］.济南：山东大学，2007.

［6］刘宏禄，黄国喜，孟巍.D1300-31型高炉鼓风机润滑油站加热器改造［J］.冶金动力，2003（5）：47-48.

［7］徐西堂.大型旋转机械润滑系统污染控制研究［D］.北京：北京化工大学，2003.

［8］ZHOU Z R，KAPSA P H，VINCENT L.Grease Lubrication in Fretting［J］.JournalofTribology，1998，120（4）：737-743.

［9］王泽爱，周仲荣.润滑剂减缓微动磨损研究进展［J］.润滑与密封，2009，34（8）：100-104.

［10］李菲菲，王党辉，刘书进，等.润滑系统中过滤装置对润滑油性能影响的实验研究 ［J］.润滑与密封，2011，36（9）：103-106.

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.

滑动轴承；润滑油；加热；过滤；改造

Sliding Bearing；Lubricating Oil；Heating；Filtration；Renovation

TH871

A

1672-0555（2016）01-022-03

2015年9月

吴伟（1972—），男，本科，主要从事测试技术研究工作