【《水轮发电机组的推力组合轴承研究国内外文献综述》4000字】

水轮发电机组的推力组合轴承研究国内外文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u13801水轮发电机组的推力组合轴承研究国内外文献综述 1234681水轮发电机推力轴承支撑方式 1118082推力轴承瓦材料 5113923润滑冷却系统 619798参考文献 6立式水轮发电机组的推力轴承承载着转动部件质量和水轮机轴向水推力，是水轮发电机组的关键部件之一，其工作性能直接关系到机组的安全和稳定运行。目前国内外应用于大型水轮发电机组上的推力轴承主要有刚性支柱螺栓、弹性油箱、弹性橡胶垫、弹簧簇、弹性圆盘、平衡块等支承结构[3-4]，推力瓦有巴氏合金瓦和弹性金属塑料瓦。1水轮发电机推力轴承支撑方式支撑结构是推力轴承的重要组成部分，它在瓦间负荷分配上有很大的影响。不同支撑结构的承载能力不尽相同，它对推力瓦的变形等起着重要的作用，从而对推力轴承运行性能有着重要的影响。刚性支柱螺栓支撑刚性支柱螺栓支撑方式是把每块瓦直接放置在支柱螺栓上，推力瓦可向各个方向倾斜，选择合理的偏心距以获得良好的油楔，形成压力油膜，见图1.1。此类支撑方式受力由制造和安装精度保证。由于机组运行中不能自动均衡各轴瓦之间的负荷，因此安装时须进行受力调整，将每块推力瓦的受力调整均匀[5-7]。刚性支柱螺栓支撑方式示意图（左）和实物图（右）弹性油箱支撑方式弹性油箱支撑方式将支撑部分做成有一定弹性又互相连通、充油的全密封弹性油箱，其优点在于依靠油压自动调节平衡瓦间受力，见图1.2。推力瓦在制造厂加工，现场无需对推力瓦进行受力调整和刮瓦[8-9]。弹性油箱支撑结构使推力瓦荷载均匀，增加了轴承座上支撑机构的相对弹性，补偿了不同轴向载荷下负荷分布的差异，而且能够通过自身的机械变形补偿瓦的热变形和机械变形，有利于维持最大可能的油膜厚度。在负荷快速变化时，弹性油箱支撑方式可确保可靠的阻尼效应，不足之处在于该种支撑形式结构较为复杂，关键零件弹性油箱的制造工艺复杂，对材质要求也很高。另外，由于支撑点接近轴瓦中心，且支撑处为点接触，必须有较厚的托瓦，才能保证承载时推力瓦的机械变形小于油膜厚度。弹性油箱支撑方式示意图（左）和实物图（右）弹性橡胶垫支撑方式弹性橡胶垫支撑是一种制造成本低、结构简单、支撑高度较低的支撑结构，靠其弹性自动调节瓦的受力和保持瓦的自由随动倾斜，安装时不用调其受力，见图1.3。瓦受压后不会发生变形，瓦面的比压、油膜、温度分布非常均匀，始终处于设计的最佳承载运行状态。该支撑方式运行稳定可靠，检修安装方便。由于橡胶垫的绝缘和隔热性能很好，可以防止轴电流和热变形，其他绝缘层可以取消。支撑与瓦背为平面接触，有效减小瓦的机械变形。弹性垫可与瓦一般大，也可在周向宽度方向上，以轴瓦支撑中心为弹性垫的几何中心，这样弹性垫在进油边比瓦小一些，便于倾斜形成油膜。弹性垫材质为弹性模量比钢小得多的丁睛橡胶，各种原因造成的负荷不均主要由弹性垫的弹性变形吸收[10-11]。弹性橡胶垫支撑方式示意图（左）和实物图（右）弹簧簇支撑方式弹簧簇支撑方式在推力瓦下放置一些材质好、精度高、性能一致的小弹簧，WDD水电站左岸机组推力轴承即为此支撑方式，见图1.4。该方式支点多又有弹性，瓦不易变形，瓦的厚度可以设计的相对较薄。弹簧簇支撑方式可自动调节平衡瓦的受力和保证瓦面自动随动倾斜。该支撑方式结构简单紧凑，支撑高度较低，安装不用调整受力，推力瓦受压后不会发生变形，瓦面的比压、油膜、温度分布非常均匀，始终处于设计的最佳承载运行状态，运行稳定可靠，检修安装方便[12-13]。该支撑方式通常对每个弹簧施加一定的预紧力，以防止立式机组轴承载荷变化后，轴向位移急剧变化。弹簧簇支撑方式示意图弹性圆盘支撑方式弹性圆盘支撑方式由两个相对组合在一起的弹性圆盘构成，弹性圆盘是弓形结构，受力点在弓顶，具有良好的弹性，是一对球面接触的应力副，见图1.5。推力瓦和上、下弹性圆盘三者装配高度尺寸偏差，在同一推力轴承内不超过0.02mm。上弹性圆盘直接与推力瓦接触，它可以通过托瓦增大推力瓦厚度，使与推力瓦支撑由点改为环形，并将推力瓦的微小机械变形转移到自身弹性变形。同时，上弹性圆盘又与下弹性圆盘球面接触，使推力瓦能自由倾斜以便形成楔形油膜。下弹性圆盘较上弹性圆盘具有更大的弹性储备，可吸收瓦的不均匀负载。弹性圆盘支撑结构加推力瓦的轴向长度较短，结构非常紧凑，卧式机组使用该种支撑方式可缩短大轴的轴向长度，从而减小大轴的挠度，对提高径向导轴承的可靠性非常有利，但弹性圆盘对材质和加工制造的要求很高。1.轴承支持环2.螺栓3.支持环4.推力瓦5.上弹性圆盘6.下弹性圆盘7.销8.大轴弹性圆盘支撑方式示意图平衡块式支撑方式平衡块支撑式推力轴承的推力瓦由互相搭接的铰支梁支撑，应用杠杆原理传递不均匀力，使各瓦负荷达到均匀，见图1.6。该形式轴承具有摩擦功耗小、运载平稳等优点。存在不足主要有：长时间运行后，上、下平衡块垫块刃口由原来的线接触逐渐改变为面接触，机械磨损严重，造成轴承自调节能力越来越弱，平衡能力滞后于机组轴向负荷变化。平衡块支撑方式示意图2推力轴承瓦材料推力瓦瓦面材料主要有巴氏合金和弹性金属塑料两种。大型水轮发电机组的推力轴承普遍采用巴氏合金瓦。巴氏合金推力瓦一般采用双层瓦或单层瓦结构，巴氏合金层厚度一般为4-6mm。早期巴氏合金层与瓦基的融合方式为：先在瓦基上加工出方槽或鸽尾槽，然后浇铸巴氏合金。目前已经采用在瓦基上直接浇铸巴氏合金方式。以前的瓦面需要研刮，而现在的机组采用的巴氏合金瓦均不需研刮瓦面，比如向家坝、溪洛渡等水电站的推力瓦。巴氏合金推力瓦厚度均匀一致，具有互换性。巴氏合金推力瓦的进油边形状一般有较大的坡口，以利于轴承起动和运行时润滑油进入瓦面。比如采用巴氏合金推力瓦的三峡电站混流式水轮发电机组，其推力轴承载荷超过4000t，多台机组已安全运行十几年。20世纪70年代，弹性金属塑料瓦推力轴承最早由俄罗斯古比雪夫航空学院研制成功，而国内最早的弹性金属塑料瓦推力轴承由哈尔滨电机厂有限公司于20世纪80年代后期率先研制成功。弹性金属塑料瓦的结构是把成型的8~10mm厚的复合层铅焊到钢板瓦基上，复合层是螺旋形青铜丝和聚四氟乙烯用压力成型的金属塑料复合材料，氟塑料层的厚度2～3mm。金属丝层可起聚四氟乙烯和瓦基钢板连接作用。复合层具有一定的弹性，改善了推力轴承的运行性能[14-17]。第一套塑料瓦于1974年安装在列宁伏尔加（原古比雪夫）水电站9号机的推力轴承上。国内典型的弹性金属塑料瓦推力轴承应用在岩滩水电站（推力负荷2750t）、白山水电站（推力负荷1800t），五强溪水电站（推力负荷2700t）、天生桥水电站（推力负荷1240t），以及葛洲坝水电站（推力负荷3300t）等[1]。3润滑冷却系统水轮发电机组推力轴承通常采用L-TSA32/46/68涡轮机油，对应的国际标准涡轮机油为ISO-VG32/46/68。对于高速水轮发电机组，其推力轴承宜采用L-TSA32涡轮机油，对于中、低速水轮发电机组，其推力轴承宜采用L-TSA46涡轮机油，如果转速特别低，可以采用L-TSA68涡轮机油，以提高轴承性能。推力轴承一般采用水冷却，根据油冷却器的安装位置可以分为内循环冷却方式和外循环冷却方式。内循环冷却方式的油冷却器安装在油槽内部，直接对推力油槽内的涡轮机油进行冷却，涡轮机油在油槽内旋转部件如镜板、推力头等的带动下对流换热形成循环回路。外循环冷却方式的油冷却器安装在油槽外部，热油通过循环管路流经油冷却器进行换热，经冷却后的油流回油槽对推力轴承进行冷区。外循环冷却根据循环动力的来源不同分为自身泵和外加泵两种形式，自身泵又分为镜板泵和导瓦泵两种。从冷却效果来看，采用外循环或内循环冷却方式并没有明显的差异[18-19]。参考文献武中德，张宏.水轮发电机组推力轴承技术的发展[J].电器工业，2007,(1):32-36.赵炜，闵占奎，沈渭程，刘秀良，陈柏旭，甄文喜.刘家峡水电厂新投机组推力轴承烧损原因分析[J].水电站机电技术，2020,43(1):34-38.江晓林，卢进玉，陆明，宾斌.大型水轮发电机组推力轴承结构型式及特点[J].机电与金属结构，2015,41(1):61-65.余恪三.水轮发电机推力轴承支撑结构和原理探讨[J].水电站机电技术，1996,(1):1-7.孙东旭，欧阳凌云，陈昕，赵传辉.白鹤滩水电站机组推力轴承结构特点分析[J].工业技术，2020,(9):68-69．邹南城，李胜鑫，沈满林.水轮发电机组推力轴承瓦支柱失效分析[J].运行与维护，2009,(2):72-74.赵天来，尚建斌.水轮发电机推力瓦支撑球面螺栓支座焊缝开裂处理及原因浅析[J].装备维修技术，2020,(13):15.靳帅，张利利，时寒冰.浅析枕头坝一级水电站机组推力轴承结构[J].四川水力发电，2015,34(6):130-132.雷霆，胡鑫凡，秦留生.银盘水电站推力轴承支撑性能及镜板泵外循环技术研究[J].机电工程，2012,29(9):1042-1045．王焕栋.关于弹性垫支撑自调节受力推力轴承的研究与应用[J].水电站机电技术，2015,38(1):5-9．唐桂芳.龙开口水电站橡胶小弹性垫群的推力轴承安装调整[J].水电站机电技术，2017,40(2):10-12.何丹心.亭子口电站小弹簧簇推力轴承结构特点[J].水力发电，2014,40(9):67-68,80.黄存用，赵向东.岩滩水电站扩建工程水轮发电机推力轴承优化与应用[J].红水河，2016,35(6):44-49.邹龙军.弹性金属氟塑料推力瓦的应用及运行[J].电站电网运行，2002,(7):45-46．张东胜，武中德，王建刚，刘平安，刘长波.塑料瓦推力轴承在770MW溪洛渡机组上应用[J].大电机技术，2014,(4):1-4.刘平安，武中德.水轮发电机弹性金属塑料瓦推力轴承瓦面形状[J].大电机技术，2008，(3):8-10.武中德，张宏，吴军令，刘平安.巨型水轮发电机塑料瓦推力轴承研究[J].润滑与密封，2015,(1):106-109.李明宇，武中德，吴军令.大型水轮发电机推力轴承外加泵外循环冷却技术[J].大电机技术，2014.(5):18-19．崔峻豪，王震，刘娟莉.大中型水电站推力外循环系统设计[J].智能水利，2019，(7):175-176.杜波，罗金文，等．乌东德电厂设备设施参数集．WDD电站，2020.13-15.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.水轮发电机基本技术条件：GB/T7894—2009[S].北京：中国标准出版社，2010.4-13.陶德圣.水轮发电机组推力轴承运行中的几个问题[J].水电站机电技术，1991,(2):1-8,14.管志敏，张奇.大型水轮发电机组高压油顶起系统优化[J].云南水力发电，2018，34(3):55-57.肖先照.立式水轮发电机推力轴承高压油顶起装置[