原油发电机组主轴承和连杆轴承的国产化.doc

原油发电机组主轴承和连杆轴承的国产化柴油机?DIescIEngine,200(1年第】期原油发电机组主轴承和连杆轴承的国产化酗五)韩根厚,王守华(华北石油管理局水电,河北任丘062552)关键词:曼塑叁璺丝:坚竹暑摘要:本文阐连对引进原油发电机组主轴承,连轩轴承进行国产化技术开发的可奸性,实现,国产化的现实意jL和推广应用的前帚.吖一弓j中国分类号:TD407文献标识码:B文章编号:II)I一357(2o00)0l一00lo_/l弓;阿尔善油田原油发电站女装6台从英国艾伦公司引进的9S37GHBC型烧原油发电机纽.总装机容量I6500kW.投产以来露计运行,9002Ih,总发电量I52403l万千瓦小肘.几年来,已相继完成了6台烧原油发电机组的6000h项修;4台烧原油发电机组的12000h大修2台饶原油笈电机组的18000h大修.前期大修理中.更换进口连杆轴承27副,主轴承l0副,共花外汇523I8英镑,折台人民币103.25万元.进口轴承不仅价格昂贵,且供货周期长(短则一年,长则一年半),致使发电成本加大,并严重影响了烧原油发电机组的正常发电运行和阿尔善油田的原油生产.针对这种情况.华北石油管理局水电厂二连分,从1993年开始对主轴承,连杆轴承进行,国产化的技术开发.目的是节约外汇,降低原油发电机组发1乜成车,提高经济效益.同时也为了实现原油发电机组的安全可靠运行,连续供电,促进阿尔善油田不断滚动开发和连续生产.1方案论证11国产化可行性原油发电机组性能优越,结构紧凑操作简单,控制和保护完善,自动化程度高,授术先进具有90年代初国际先进技术水平.其主轴承,连杆轴承是极其重要的部件之一,装机后摸不着,看不见一旦发生质量问题,其后果不堪设想阂此该部件的国产化是一项既具有重大意义,又十分日风险的工作.通过调研了解掌握有关国外轴承技术,相关轴一4承生产过程和国内引进流水线与加【_工艺的信息资料,经与国内有关研究单位广泛接触和深入交换意见我们树立了进行轴承国产化的信心.确信通过所紧崭合作,完全可以实现该机组轴承的国产化.12结构,材料的确定首先对原油发电机组进口主轴承连杆轴承样品进行r理化成分化验.依化验结果其台金结构如I所示.图吉油轴承台盘的结构结构的主要层次分为钢背,村卑,镍层,表面埭层四层.衬里材料为铜铅台盒,表面为铅锡台金滁层,而表面涂层与衬里问还镀有约2m的镲层.以加强抗吱台性,防止铅析八台金层内.根据目前国内外对长时间运行后轴承的研究结果.得出如下结论a-长时阃运行后表面涂层的磨损会使抗咬性下降.当表面潦层磨损后对轴承表面露出的镍层台金层进行了抗咬台性比较,结果表明镍崖的抗咬合性比合金层低I呻35%(用模式表示有光镍层*_修一一用一例一.I_韩棍厚等:原油笈电机组主轴承和连杆轴承的国产化时的抗咬台性时效变化如图2)图2抗咬台性的时甜变化b提高抗咬台性的有效措施是取消锦层.实验表明.采取Pbsncu加Zn涂层,即使取消镍层.其耐磨性也比采用镍层的Pbsncu好.据此,国产化主轴承和连杆轴承用PbSnCu加Zn表面涂层替代原PbSn-Cu表面涂层.而其它结构和材料与进口轴承相同.13国产化轴承样品试制参照样品设计技术图纸.根据理化化验成分优选配方,采用先进工艺与设备生产国产化轴承样品.即用离心浇铸法进行机加工并取样切片,看其金相组织,细化程度,粘台程度.经磨台试验,疲劳试验,破坏性试验后.再反复调整其同成分比例,进行对比试验.晟后获得较理想的d方方案及加工工艺.为达到原进口轴承的质量.采取如下重要的T艺措施:a采用目前世界上最先进的浇铸新T艺颗粒连续浇铸法:b正确选择轴瓦的弹张量:c精确计算轴瓦的削薄量.对于9S37G-HBC艇油发屯机组.连扦轴承在45.这一角度是主要受力面.这一角度又恰在轴瓦的开口上.所以轴削薄量的计算尤为关键.它将直接影响到轴瓦润柑的膜的形成质量.3国产化轴承技术特性主轴承,连扦轴承在发电机组运转过程中,轴承和轴颈之间要在承受力的作用下高速相对运动.与壤动轴承相比.主轴承,连杆轴承这样的滑动轴承构造简单,价格便宜尺寸紧凑.但是.托设计,42加工时.必须设法保证轴承与轴颈这一对作相对运动的零件B够长期可靠工作而不致很快磨损和被摩擦热所烧强.50年代末期,铜铅台金轴承在高速,强载的柴油机上开始使用.至今已普遍用十中遵柴油机.原油发电机组国产化主轴承连杆轴承主要结构层次为钢背,轴村里及表面涂层这三层轴衬材料为铜铅台金(Pb为19%25%,Sn为I2%22%.其余为Cu).由于铜铅台金层易跑台.故再镀一层以铅锡合金为主要材科的表面涂层(Sn为l4%18%.Cu为1%3%,少量zn.其余为Pa).该表面糸层障易于跑台外.抗干摩擦的性能也比铜铅台盘好.但不允许拂刮和补充加工.最表血一层是以sn为材料的包装层.镀于轴瓦表面,钢背表面及两侧面.作用是防止运输和储存中发生锈蚀这种轴承适台原油发电机组使用.寿命和国外进口的相同.即主轴承的大修间隔和理想使用寿命一般为2400036000h:连杆轴承的约为12Oo024O00h.国产化轴承具有以下技术特性:a抗咬台性即使在润滑条件不好的情下也不致于发生轴颈粘着或表面刮伤:b顺应性即使在安装不准确.或轴颈及轴承孔有变形时.轴承材料也能产生一种塑性搋动米顺应轴颈,致产生局部的高接触应力:c嵌藏性机组运转工作过程中不可避免地会有一些杂质.如细小沙粒,金属碎厨等随可机油进轴承.此时轴承材料能把这些细粒嵌埋在本身金属中.而不致刮伤轴颈表面:d耐疲劳性即使在发电机组交变负荷的作用下也不易出现疲劳剥落现象:e耐腐蚀性原油发电机组烧阿尔善油田硫份较高的原油时.机油中会积存较多的酸性物质.表面涂层为铜铅台金的国产化轴承对其具有好的耐腐蚀性.障此以外.该轴承所选用材料的耐磨性热传导率和与轴瓦瓦背的贴台性均较好.为保证皴机后轴承内孔有规则的形状与正确的尺寸.轴瓦与轴承座内孔之间的安装过盈量经理论计算晟佳为006015mm.可保证轴乙与轴承座之间的良好贴台.使运转中的摩擦热能很好地经轴承传出.主轴承连杆轴承初始外弹量昂小为025mm.以保证轴瓦在装轴承井拧紧螺栓时.其端部向外韩根厚等:原油控电机组主轴承和连杆轴承的国产化弹并紧贴在座孔壁上,则轴瓦在自由状态下就不应是正圆形的,而是使两个端部之间的距离稍太子两倍的轴瓦半径.鉴于将轴瓦压入座孔后,轴瓦的对口处仍会有一些内凹(尤其在过盈量较大时).为防止因此而咬伤轴颈,通常把轴瓦的对口面附近局部削薄,本国产化轴瓦的削薄量A尺寸为OO2005ram,B尺寸为510mm.4总体性能指标比较为验证国产化技术开发效果,对国产和进口主轴承连杆轴承的总体性能进行了比较试验41耐疲劳性能把进口轴承装在连杆上,使之按试验轴的偏心轨迹旋转借液力加载活塞对谴杆,也即对轴瓦施加负荷.在蛤定负荷下对轴承进行20h试验,然后拆下轴承,检查疲劳损坏情况.如果未发生疲劳损坏.则将轴承重新装上,在增加负荷情况下再进行20h试验,周而复始,直到轴承疲劳破坏为止本试验在Sapphire台架上进行.Sapphir疲劳值就是首次实测到的疲劳损坏负荷.圈3就进口轴承和国产化轴承的台架疲劳试验结果进行对比.比较表明国产化轴承与进口轴承的疲劳强度比十分相近.试验台架示意见图4图3轴承的幅封疲劳强度图4sapph噼疲劳试验台示意4342抗咬台性Sapphire试验台也可用于轴承咬合性的对比试验.国产化轴承,进口轴承发生咬台时的负荷与曲轴表面粗谴度的关系见圈5=建如罾田5曲轴表面租蓓度与殖合负荷的关系一一国产主轴承一进口主轴承_-_国产连杆轴承一一进口连杆轴承由图5可知,两种轴承的咬合负荷均髓曲轴表面粗糙度的增大而减小:在所研究的曲轴表面粗糙度中,国产化辆承的咬合负荷都略高于进口轴承.43耐腐蚀性发动机机油由于长期使用而趋于变质并呈酸性将国产化轴承与进口轴承切片浸120的药液中进行耐腐蚀试验每次试验测出的每种轴承切片损耗以重量表示,结果两种轴承的耐腐蚀性基本相同44耐穴蚀性为了比较轴承的耐穴蚀性能,建立了个利用超声波在油膜中产生气穴的试验台对轴承材料进行试验.把与产生17llm振幅的20kHz压电振荡器联为一体的圆柱形喇叭安装在被评定轴承试件上方075mm处,试验台充以SAE15Wt30机油.把试件与喇叭联结在一起.试验轴承经受30min由振荡器产生的穴诎,并在试验周期结京后测量其重量损失.以对试件耐穴蚀性进亍评定.上述试验证明,国产