输油泵机组轴瓦冷却装置的研发与应用

　　摘　要：针对大型输油泵机组轴瓦温度超高的问题，提出采用氟利昂制冷、PLC温控、超导热管等多种技术，设计研发了一种实用的氟利昂制冷降温系统。实际应用结果表明，该系统能有效冷却输油泵与电机的轴瓦高温，降低了输油泵机组的停机故障率，节省了维护成本。
　　主题词：输油泵机组；轴瓦；冷却装置；结构；研发；应用
　　一、泵轴瓦运行隐患分析
　　大型输油泵机组转速高，负荷大，轴瓦结合面磨擦散热量大，周围环境温度偏高。例如，胜利油田东营输油站的宾汉姆输油泵（加拿大Bingham Willametle公司制造），运行至今已近20年，输油泵和电机（美国West House公司制造）的轴径部分磨损严重，致使轴瓦经常处于高温工作状态。为了降低噪声，2007年在输油泵区设置了一道隔音墙，导致空气对流效果变差；夏季的环境温度升高显著，直接影响了输油泵与电机轴瓦的自然风冷效果，致使泵机组因轴瓦温度过高而频繁停泵，严重影响了东临复线的安全平稳运行。因此，保证有效冷却轴瓦温度尤为重要。
　　二、轴瓦冷却技术原理
　　为确保输油泵机组轴瓦获得理想的冷却效果，通过采用氟利昂制冷技术，实现了冷媒温度的可控调节，并利用超导热管与铜质翅片技术实现了电机与输油泵的轴瓦冷却。泵轴瓦冷却原理见图1。 　　由图1可以看出，用一台氟利昂制冷机组（蒸发器置于冷媒储液箱）冷却循环水。循环水温度通过PT100热电阻测试传给PLC计算机，由计算机根据温度设定值TSP来控制制冷机的间隔启停。冷媒循环水由循环泵通过保温管路输送到输油泵与电机两端的轴承箱中，由超导热管和铜质翅片吸收轴承热量，温度升高的循环水再沿管路流回冷媒储液箱。考虑到电机与输油泵的差异，为保证电机的安全运转（翅片泄漏时电机进水会损坏电机），在电机轴承冷却结构（见图2）设计中采用了超导热管技术，将超导热管的一端与电机轴瓦相连，另一端则置于冷却管路内，通过冷却循环水来冷却轴瓦。同时，为强化冷却效果，在润滑油池内还安装了更大功率的超导热管来降低润滑油油温。对于输油泵两端轴瓦冷却结构（见图3），设计上则采用了能增大散热面积，强化冷凝效果的铜质翅片技术，将翅片置于轴承润滑油箱中，通过冷却润滑油来冷却轴瓦温度。此外，设计制作铜质翅片散热器时，考虑到发轴承箱的空间结构，为使翅片能完全浸在润滑油内，且不损耗油环和泵轴，其上部采用了圆弧形设计，具体结构见图4。 　　为保证安全运行，冷媒循环水系统压力一般控制在0.5MPa，温度随气温变化而调节，一般控制在2~15℃。为防止结冰结霜，也可用防冻液代替冷媒水。
　　三、试验效果
　　2007年，在东营输油站宾汉姆泵机组安装了氟利昂冷却系统。在环境温度较高的6~9月，该系统有效地控制了输油泵与电机运行时的轴瓦温度，保证了输油泵机组的安全运行。统计数据表明，与原自然冷却水相比，输油泵与配套电机轴瓦平均温度下降了5~8℃，使得轴瓦温度可有效控制在标准温度90℃以下，保证了夏季高温季节机组的安全运行，减少了因轴瓦温度过高而引起的停机次数，大大减少了维修维护次数，降低了成本。
　　输油泵机组轴瓦冷却装置的开发，成功地解决了夏季高温季节输油泵机组因轴瓦温度过高而引起的故障停机问题，有较高的实用价值。