- ▸Графитовые втулки, обладающие самосмазывающимися свойствами, химической стойкостью и низким коэффициентом теплового расширения, стали предпочтительным материалом направляющих подшипников для погружных насосов.
- ▸Для работы с чистой водой используется пропитанный смолой материал M106K; для канализационных насосов предпочтительнее более твердый и износостойкий материал M106D с антимоновой пропиткой; при работе с морской водой следует избегать антимоновой пропитки, чтобы предотвратить хлоридную коррозию.
- ▸Рабочий зазор составляет 0,1%–0,15% диаметра шейки вала; втулки вставного типа используют натяг около 0,05 мм; для работы при высоких температурах требуется дополнительный зазор 0,02–0,03 мм.
- ▸Пример из практики: канализационный насос мощностью 90 кВт был переведен на графитовые втулки M106D с антимоновой пропиткой и канавками, что увеличило срок службы с 8 до 24 месяцев.
Погружной насос объединяет электродвигатель и корпус насоса в одном корпусе и широко применяется для подъема воды из глубоких скважин, в системах городского водоотведения, сельскохозяйственного дренажа, осушения шахт и обслуживания морских платформ. Поскольку двигатель и насос объединены в одном корпусе, направляющий подшипник должен использовать перекачиваемую среду (чистую воду, сточные воды или песчаную воду) в качестве смазки. Металлические или пластиковые втулки быстро изнашиваются при сухом или граничном трении, тогда как углеродные графитовые втулки благодаря самосмазывающимся свойствам, химической стойкости и хорошей теплопроводности стали предпочтительным материалом направляющих подшипников. Компания Huahao Sealing Co., Ltd. ежегодно поставляет сотни тысяч графитовых втулок ведущим отечественным производителям погружных насосов; в этой статье мы обобщаем наши знания по выбору материала.
1. Основные преимущества графитовых втулок в погружных насосах
1.1 Самосмазывание
В слоистой кристаллической структуре углеродного графита межслойные связи слабые, что позволяет слоям легко скользить друг относительно друга под нагрузкой. Это обеспечивает низкий коэффициент трения (0,05–0,15) без применения внешних смазочных материалов. При запуске насоса, до момента, когда среда заполнит зазор подшипника, самосмазывающиеся свойства втулки предотвращают сухое трение и перегрев.
1.2 Адаптация к водной смазке
Вода как смазка обладает очень низкой вязкостью, образуя тонкую гидродинамическую пленку. Металлические втулки испытывают трудности с формированием эффективной пленки в воде и склонны к адгезионному износу. Графитовые втулки (твердость по Шору 40–60 HS) образуют пару «мягкий–жесткий» со стальным валом; износ преимущественно происходит со стороны графита, что защищает более ценный нержавеющий вал.
1.3 Химическая стойкость и коррозионная устойчивость
Среды в погружных насосах сильно различаются — морская вода с хлоридами, сточные воды с сероводородом, кислотно-щелочные промышленные стоки. Пропитанный смолой графит химически инертен в этих средах, предотвращая изменение зазоров из-за коррозии и сохраняя точность подшипника в долгосрочной перспективе.
1.4 Низкий коэффициент теплового расширения
Линейный коэффициент теплового расширения углеродного графита составляет примерно (4–6)×10⁻⁶ /°C, что в три раза меньше, чем у нержавеющей стали. Частые пуски и остановки насоса вызывают температурные колебания, которые не приводят к значительным изменениям зазора втулки, обеспечивая лучшую стабильность по сравнению с пластиковыми втулками.
2. Типичные конструкции графитовых втулок для погружных насосов
2.1 Цельная графитовая втулка
Простая и легко обрабатываемая, подходит для малых и средних погружных насосов (мощность двигателя ≤ 30 кВт). Толщина стенки обычно 3~6 мм; зазор с валом составляет 0,1%~0,15% диаметра вала.
2.2 Втулка с вставкой из графита
Графитовая вставка запрессована в металлическую гильзу, сочетая прочность металла с смазывающими свойствами графита, подходит для насосов с высокой мощностью и напором. Мы поставляем канализационный насос мощностью 75 кВт с такой втулкой: наружный диаметр 80 мм, толщина графитовой вставки 4 мм, натяг 0,05 мм — работает стабильно.
2.3 Сегментный трехсекционный графитовый подшипник
Для крупных вертикальных погружных насосов, где разборка вала затруднена, трехсекционные разрезные подшипники позволяют заменять втулки на месте без снятия вала, значительно сокращая время технического обслуживания.
3. Выбор по характеристикам среды
3.1 Работа с чистой водой
Насосы глубоких скважин и сельскохозяйственные насосы перекачивают чистую воду с низким содержанием твердых частиц. Подходит графит с пропиткой смолой M106H или M120H. Параметры: температура ≤ 40°C, PV ≤ 5 МПа·м/с. Твердость вала ≥ HRC 45; шероховатость сопрягаемой поверхности Ra ≤ 0,4 μm.
3.2 Работа с канализационными стоками
Канализационные насосы перекачивают волокнистые и взвешенные вещества, вызывающие абразивный износ втулки. Предпочтителен графит с антимоновой пропиткой M106D за счёт повышенной твердости и износостойкости. Для улучшения поступления среды можно выполнить канавки (шириной 2 мм, глубиной 1,5 мм, 6~8 осевых пазов).
3.3 Работа с морской водой
Хлориды в морской воде могут вызывать коррозию графита с антимоновой пропиткой; рекомендуется использовать графит с пропиткой смолой или медной пропиткой. Материал вала должен быть из нержавеющей стали 316L или дуплексной нержавейки с нитрированной сопрягаемой поверхностью.
3.4 Работа при высоких температурах
Насосы горячего водоснабжения работают при 90~120°C; рекомендуется графит с антимоновой пропиткой или с высокотемпературной пропиткой смолой. Для компенсации теплового расширения увеличьте рабочий зазор на 0,02~0,03 мм по сравнению с условиями при комнатной температуре.
4. Типы отказов и меры профилактики
4.1 Перегрев при работе всухую
Низкий уровень воды или засорение фильтров приводит к недостатку среды в подшипнике, вызывая сухое трение и ожоги втулки — появляются черные ожоговые пятна и трещины. Меры: установка датчиков низкого уровня воды, регулярная очистка фильтров.
4.2 Абразивный износ
Высокое содержание песка в среде вызывает износ втулки по принципу трёх тел, проявляющийся равномерным увеличением диаметра отверстия и шероховатостью поверхности. Меры: установка гидроциклонов или магнитных фильтров; выбор более твердого графита с антимоновой пропиткой.
4.3 Гальваническая коррозия
Ток вала от частотно-регулируемых приводов может протекать через графитовую втулку, вызывая волнообразный износ вала и втулки («волнистость»). Меры: установка угольной щетки заземления на нерабочем конце для отвода тока на корпус.
4.4 Ослабление посадки
Длительная эксплуатация может привести к ослаблению натяга между втулкой и корпусом, вызывая вращение втулки. Меры: применение правильного натяга (0,02~0,04 мм) при сборке; при необходимости использование анаэробного клея.
5. Пример поставки Huahao Sealing
Муниципальный канализационный насос мощностью 90 кВт изначально использовал втулки с фенольной пропиткой со средним сроком службы 8 месяцев. После перехода на графит с антимоновой пропиткой M106D с канавками насос работал непрерывно 24 месяца с износом всего 0,15 мм — прогнозируемый срок службы достиг 30 месяцев.
Заключение
Выбор графитовой втулки для погружного насоса должен учитывать характеристики среды, мощность насоса, режим работы и возможность технического обслуживания. Компания Huahao Sealing Co., Ltd. предлагает полный ассортимент втулок из графита с пропиткой смолой M106K и с металлической пропиткой сурьмой M106D, а также поддержку по индивидуальным чертежам. Мы предоставляем рекомендации, адаптированные к конкретным случаям; пожалуйста, свяжитесь с нашей инженерной командой для подробной консультации.