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用于其他介质润滑系统的先进的轴承材料
作者 Jeff Anderson，Waukesha Bearings Corporation；Kevin Terrasi，Pump Engineering, Inc.
发表于 Pumps & Systems，2010 年 5 月
各个行业的泵制造商都亟需设计出高效节能产品；他们需要通过提高的系统效率处理更多的负载，但同时也需减少外围包装、对环境的影响以及总系统成本。此外，很多应用均在低粘度其他介质流体中运转，这也增加了设计难度。其中包括化工处理、矿区疏干、海水提升、水下增压、注水和海水淡化泵。
其他介质润滑应用要求轴承解决方案可满足（或超过）油润滑系统负载预期，同时能够抗腐蚀与膨胀，并可在临界润滑条件下进行操作。可满足上述要求的传统解决方案始终采用与带石墨衬垫与轴承环配套运转的不锈钢瓦，或者与硬介质配套运转的 Ferrobestos 瓦；但是，由于 Ferrobestos 含有石棉，因此也不再适用于上述要求。
作为替换解决方案，沃科夏轴承公司（都福集团旗下的一家运营企业）已开发并经验证固态聚合物轴承技术可解决其他介质润滑应用中的诸多固有难题。固态聚合物部件具有高负载能力、与石墨/不锈钢系统的摩擦率低、ferrobestos 耐磨损度高、以及其温度限制为标准巴氏合金衬套轴承的两倍（250 deg C，482 deg F）。由于对很多应用具有关键作用，这些部件也具有耐腐蚀的特性，并能够防止封闭系统嵌入各种微粒（如盐粒或灰尘）。
由固态聚合物组成的可倾瓦推力轴承，能够在常规泵运转速度下支承高达 10 MPa 的负载。此类轴承设计旨在适应多种低粘度流体（包括水、甲苯、单乙二醇和己烷）的润滑。在历经数年的开发和现场测试后，该技术最终于 2007 年发布。自此，轴承可成功运用于多种应用之中，包括直接在泵取海水上运转的应用，如海水淡化工厂中由转盘泵和高压离心泵抽取、用于反渗透膜的用水。这些产品的原始设备制造商 (OEM) 和最终用户，已发觉将其他介质流体作为润滑液的诸多显著益处；其中一项便是不再需要单独的油润滑系统和相关密封件，因而可减少设备尺寸以及后续总体成本。
Pump Engineering, Inc.是 Energy Recovery Inc 旗下的一家企业，它设计并制造了适用于反渗透系统的高效泵和能量回收水力涡轮增压器。该企业意识到了采用其他介质润滑轴承的益处，因而在设计其具有所有权的泵时也加入了该项技术。
以一种泵类型为例，该泵为先进的变速单级泵，特别设计用于海水淡化，具有在转速达到 3,600 rpm 且产生的总压头达到 1,107 feet 时抽取能力达到 5,700 gpm 的设计点。固体聚合物轴承技术使在具有高负载的极薄膜上进行操作成为可能，减少了对泵总效率产生极大影响的止推轴承的功率损耗。在整个开发流程中，泵实现了中高级 80% 的效能。随着产品系列的拓展，接近 90% 的能效级别也可成为现实。通过具有高负载支承能力的轴承解决方案，不再需要使用推力平衡系统（传统行业标配），进而也降低了设计复杂性，减少了维护区域和潜在故障的可能性。
由同一制造商设计用于 RO 服务的另一种泵类型也从此轴承设计中获益；该泵为高效多级反渗透泵，同样设计用于海水淡化；该泵在压力达到 1,200 psi 时可抽取 100 到 5,000 gpm 的海水量，同时也可用于热电联产、增压、灌溉和锅炉给水应用。如果作业条件发生变化，该款高效的多级反渗透泵的设计也可适用于场内液压改造。轴承的设计中规定了操作负载和温度的安全系数，因此现场改造也不再需要更改轴承。
固体聚合物轴承技术是上述类型的泵应用的理想之选。该技术将液膜轴轴承设计的难点与先进的聚合物材料的应用相结合，实现了在一系列作业条件下的卓越性能。原始设备制造商已逐步意识到，不管是在水、其他介质流体还是润滑油中，推力轴承在更薄的流体动压膜上运转的性能优势。更薄的流体膜在最佳温度条件下可在轴承系统内明显实现更低的功率损耗，进而提高整个转动设备的效率。
轴承制造商与泵制造商的密切合作，促成了一项涉及海水淡化应用的独家协议，在开发 RO 泵产品系列的过程中对两类企业均带来诸多益处。通过共同协作，这些企业将开发出更多可使用固体聚合物轴承技术的产品应用。
