汽轮机支持轴承Word格式.docx
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这种轴承有可能发生失稳现象。
(3)椭圆轴承
其垂直方向的短径略小于水平方向的长径,在下瓦中分面附近位置(轴颈旋转方向的上游)处有进油口。
轴颈旋转时能形成两个油楔,这种轴承也有可能发生失稳现象。
(4)可倾瓦轴承
其轴瓦由若干可绕其支点转动的轴瓦弧段组成。
每一个轴瓦弧段之间的间隙作为轴瓦的进油口。
轴颈旋转时,每一个轴瓦形成一个油楔。
这种轴承自动对中性好,不会发生失稳现象。
(5)“袋式轴承”
它是ABB公司对其所采用轴承的专有名称。
这种轴承类似于椭圆轴承,但由于采用特殊的加工方法,在结构上,在轴瓦距两端面40mm处仍然是完整的圆轴瓦,借以阻挡油的泄漏程度;
轴瓦的中间段与两端面之间形成深度约0.7mm的小台阶,构成油袋。
下轴瓦还设置了顶轴油囊,油囊最深处的深度约0.2mm。
这种轴承仍然要注意避免失稳现象的发生。
转子轴颈在轴瓦内高速旋转,造成油膜内的液体摩擦,所消耗的能量将转变成热能。
因此,每个轴瓦应有足够的润滑油流量,及时把轴瓦内的热量带走,才能保证轴瓦金属温度始终保持在允许的范围内(在70~90℃的范围内,是正常状况,极限≤100~110℃)。
这就要求轴颈与轴瓦间要有足够的间隙,也就是说,在运行状况下,要有足够的油膜厚度(600MW汽轮机组的轴颈、轴瓦之间能够形成的油膜最大厚度约为0.2mm)。
此外还要求轴瓦供油有足够的压力,才能保证轴瓦的供油量。
润滑油供油压力太低和轴瓦金属温度太高,都是危险的,必须予以相应处理。
下面分别从各自的结构特点及检修特点两方面进行介绍
二、支持轴承的结构特点
1、圆筒形轴承
圆筒形(或称圆柱形)轴承是最早用于汽轮发电机上的老式滑动轴承,其轴瓦内孔呈圆形,内孔等于轴颈直径Ф加顶部间隙,而顶部间隙а为轴颈的1.5/1000—2/1000,两侧间隙ь各为顶部间隙的一半,如图。
轴承下瓦与轴颈的接触角按轴瓦长度L与轴颈ф之比(长颈比)及轴瓦负荷大小而定。
一般取600左右,当轴瓦长度与直径之比小于0.8—1或轴瓦负荷大于0.8—1MPа时,接触角可达到750左右。
圆筒形轴承被广泛用于中小型汽轮机上,但是在大功率汽轮发电机上仍有使用,它结构简单,便于制造加工和检修维护。
2、椭圆形轴承
椭圆形轴瓦是随着汽轮机单机容量不断增大和转速不断升高,而在圆筒形轴瓦的基础上发展起来的。
它被用于功率较大的机组上。
椭圆形轴瓦的顶部间隙约为轴径直径的1/1000,两侧间隙各为轴径直径的1/1000左右,即内孔上下直径为(ф+0.001ф),左右直径为(ф+0.002ф)。
所以,椭圆轴承实际上是由两个不完全的半圆合成的,即在加工时,只要在水平中分面两侧,按设计的椭圆度加垫片,加工结束后取去垫片,即成椭圆轴承。
上述两种轴瓦的另一结构特点为润滑油进油是顺着转动方向供给的,如图5—3所示。
润滑油进入轴瓦后,顺转动方向到达轴颈上部,冷却轴颈,再流到下部起润滑作用。
同时为了减少摩擦及使油易于循环,一般轴瓦上部车有油槽,其宽度约为轴瓦长度的1/3,该油槽到接合面附近就向两端扩大,以保证润滑油在轴瓦全长分布均匀。
3、三油楔轴承
70年代初,在国产125MW、200MW、300MW汽轮发电机组上应用了三油楔轴承。
三油楔轴承与圆筒形、椭圆形轴承比较,在结构上有下列特点:
(1)轴瓦上有三个进油口,每个进油口均开有平滑的楔形面,由此称为三油楔轴承。
由于实际运行时转子发生偏移,造成对称的三油楔深度变成不对称,使轴承承载不同,抗振性不对称,致使运行不稳定。
因此,油楔的形状各不相同。
油楔的展开角θ1约为1050~1100,是三个油楔中最长的一个,其余两个油楔的展开角θ2=θ3,约为550~580。
当转子转动时,三个油楔中都建立起一层油膜,其压力如图5-5所示。
油楔中的油被挤压的油膜压力反过来作用在轴的三个方向上,如图5—5中的F1、F2、F3所示,使轴较稳定的在轴瓦中转动,所以油膜比较稳定。
实践证明,三油楔轴承对高速轻载油膜比较稳定,而对中载、中速油膜稳定性欠佳。
如N300-16.18/550/550型机组给水泵汽轮机上使用情况较好,而主机上使用时稳定性较差,易产生油膜震荡。
(2)轴瓦与瓦枕之间有一个环形压力油室,以保证进入三个油楔中的润滑油的均匀性。
(3)为了不使轴瓦在中分面处将油楔切断,轴瓦中分面需与水平面成350的倾角,所以,轴瓦在安装时应按设计要求转过350,然后加防转销。
从这点看,三油楔轴承在拆装方面比其它轴承复杂。
(4)轴瓦表面不需要研刮,也不宜修刮。
4、可倾瓦轴承
可倾瓦也称密切尔式径向轴承或称自动调整中心式轴承。
可倾瓦的瓦块具有三块、四块……甚至十二块瓦块,瓦块在支持点上可以自由倾斜。
在油层的动压力作用下,每个瓦块可以单独自由的调整位置,以适应转速、轴承负载等动态条件的变化。
可认为,这种轴承每一瓦块的油膜作用力都通过轴颈中心,因此,它没有可引起轴心滑动的分力。
所以这种轴承具有极高的制动性,它能有效的避免油膜自激振荡及间隙振荡,同时对于不平衡振动也有很好的限制作用。
可倾瓦的摩擦损失较小,其缺点是制造复杂,价格较贵。
三河350MW及定州600MW汽轮机高中压转子的轴承,均采用如图5—6所示的可倾瓦。
该轴瓦是一种小瓦块式结构,轴瓦2在圆周上分成4块,每块瓦块均由在锻钢件上浇铸轴承合金而构成。
瓦块自由的放置在支持环1内,由球面支点块7支持,球面支点块与瓦块间有内垫片6,球面支点块与支持环间有外垫片8,内垫片与球面支点块呈球面接触。
因此,瓦块在球面支点块上,能使在圆周方向上自由倾斜而形成油楔。
四个瓦块均有球面支点块,因此形成四个油楔。
调整球面支点块的厚度,可保持轴承的规定间隙。
为保证拆装后的装配正确,必须将轴承瓦块内垫片、球面支点块及外垫片,标之同一序号,并在支持环上打好对应的钢印号码。
这样能在拆装时不弄错,并能保证装配在同样的相对位置上。
支持环分成两块,用螺栓17连接,由安装在支持环上的调整块13支撑在轴承洼窝内,而调整块中的三个,安装在支持环下半部的垂直中心线上及与水平面成450的中心线上,其他两个安装在支持环上半部与水平面成450的中心线上。
为了保证轴承中心,在各调整块和轴承洼窝之间装有调整垫片14和16,以便轴瓦在垂直和水平方向上能自由调整和移动。
另外,在水平接合面处下面插入防转销,以防支持环转动,调整块同样要打上记号,以防拆装时弄错。
润滑油从轴承下面的孔进入,通过调整块中的孔,从支持环两端的环形槽流到轴瓦内部,油被分布到轴颈表面,然后由轴颈两侧流经油挡,从油挡板底部排油孔排出流回油箱。
轴承两端装有浮动式内油挡,油挡环5固定在油挡支持板3、4上,整个油挡分成上下两半用螺栓直接固定在支持环上。
5、压力式轴承
压力式轴承是在圆筒形轴承上瓦中央开有油槽,此油槽可以使润滑油的动能变成压力能,把轴心向下压,降低了轴心位置。
轴心位置的抬高是发生轴承油膜自激振荡的因素,所以这种轴承可防止油膜自激振荡的发生。
但是,它对油中杂质特别敏感。
如果杂质积聚在油槽处,不但会降低防止油膜自激振荡的效果,而且会加速轴瓦磨损。
N300-16.67/537/537和TC2F-33.5型汽轮机低压转子两端采用这种轴承,其结构如图5-7所示。
轴承本体分上下两块组成,它由铸钢制成,在内层浇铸轴承合金,并在轴承合金上开有间断槽形的润滑油通路。
这对避免产生油膜自激振荡带来一定的好处。
轴承本体由三个球面调整块固定,并由调整块来调整轴承中心位置。
三个球面调整块的布置,有两个在轴承的下半部,装在与水平面成450的中心线上,另一个在上半轴承的垂直中心线上,通过改变调整垫片7的厚度,可调整轴承水平的垂直方向的位置。
在轴承上下接合面有安装销5,使上下合成整体,为了防止轴承本体的转动,在轴承水平接合面的下部,用防转销12嵌入轴承座的凹口。
润滑油通过轴承座的孔和调整块中心孔流至轴承,如图5-7所示。
油进入轴承本体后,流向上半轴承中央的凹处,然后流向轴承两端的圆周槽,沿排油孔流回轴承室。
压力式轴承的间隙一般为(0.002Φ+0.10)mm或(0.002Φ-0.10)mm。
6、袋式轴承
袋式轴承是由圆筒形轴承在中分面两侧垫以垫块а,将圆筒形轴承圆心上移0.20mm左右,作为带式轴承的圆心,以轴颈φ+油袋深度d为直径,车削成另一个圆,并在轴承两端各留40mm宽的阻留边不车削,取去中分面垫块,即成带式轴承。
垫片а的厚度由油袋弧长确定,一般弧长夹角取350,油袋深度d,一般取0.7mm。
圆心上移0.20mm左右,主要考虑油膜厚度,即运行时转子与轴承在垂直方向的中心保持一致。
轴承两端的阻流边,能减慢润滑油排泄速度,保证轴承有足够的冷却和润滑油量。
袋式轴承在静态特性方面,具有摩擦耗功小,油流量小,承载能力大等优点;
在动态特性方面,具有汽轮机所遇到的全部转速范围内没有不稳定区,阻尼大,油膜厚,轴承温度低等优点。
由于袋式轴承具有上述优点,D4Y454型汽轮机支持轴承均采用这种轴承,同时该轴承采用单套结构,通过上下、左右四块调整块与轴承座。
底部设顶轴油孔,顶轴油池最深为0.20mm,作为启动盘车装置时将转子顶起,减小盘车电动机的启动力矩。
顶部设防转销,防止轴瓦与轴一起转动。
润滑油从右侧进油孔随转子的转动方向进入轴衬,然后在两端阻流边外的泻油槽底部泻油孔内流回轴承座。
在泻油槽外侧装有内油挡,防止油外泻。
上下瓦由四只螺栓和两只定位销将其固定在一起。
三、支持轴承的检修特点
A、三油楔轴承的检修特点
三油楔轴承的检修特点是轴承合金不可修刮,装配时需翻砖350角,并放好防转销,严防装反装错,以免运行中因三个油楔位置改变,而导致轴瓦烧毁。
由于轴瓦在工作状态中分面不在水平面上,所以顶部间隙均在组合状态下用内径千分尺分前、后、垂直、水平方向测量轴瓦内孔直径,内孔直径与轴颈直径之差,即为所求,实际上测出的间隙为阻油边间隙。
油楔本身,一般情况下不予测量和研刮,只在轴瓦合金磨损严重时,才进行测量和处理。
B、椭圆轴承的检修特点
椭圆轴承的检修特点是对装配位置的准确性要求高,尤其是轴瓦的水平位置,必须做到前后左右四角间隙基本相等,不可有前后倾斜和左右歪斜现象。
为了达到这点要求,除了用水平仪测量轴瓦中分面水平和用塞尺检查四角间隙外,还应在轴瓦全部装好后,开顶轴油泵做抬轴试验。
当顶轴油压大于10Mpa时,轴应抬起0.05-0.10mm,方算轴瓦装配合格。
如果轴瓦前后不平,低的一端底部间隙较大,顶轴油将从该处泄掉,从而使轴顶不起来,运行时将发生轴承振动和合金熔化事故。
C、可倾瓦检修特点
由于可倾瓦在支持环内可自由摆动,因此在揭去轴瓦大盖和松去支持环水平结合面螺栓后,应在上半支持环的专用螺孔内用专用长螺栓旋入可倾瓦块的螺孔,把上部的瓦块吊牢,并仔细检查瓦块是否吊牢固,防止瓦块落下而摔坏。
翻转的下瓦应用同样方法吊出。
解体瓦块应认清前后左右的记号,并做好记录,以防装复时搞错。
检查瓦块及支持环应光滑无毛刺,无裂纹等异常,接触良好。
组装时应将瓦块记号对准,将吊紧螺栓长度调整到基本相等,并尽量使瓦块靠近支持环,如图所示。
吊进轴承座前应在支持环球面等处加清洁汽轮机油。
当发现上下轴承结合面有较大间隙时,应吊出上半轴瓦,检查图示a、b、c、d四个间隙是否相等,瓦块是否已贴紧支持环等。
待查明原因并消除后,方可组装,切不可用轴承水平结合面螺栓或其他方式强行压下去,以免损坏瓦块。
由于可倾瓦由几块可自由摆动的瓦块组合而成,所以其间隙的测量只能在组合状态下进行。
测量时在转子轴颈处和轴瓦支持环外圆上各架一只百分表,然后用抬轴架将轴略微提升。
同时监视两只百分表,当支持环上百分表指针开始移动时,读出轴颈上的百分表读数,最后将读数减去原始读数,两者之差除以1.414(对四瓦块式可倾瓦),即为轴瓦的油隙。
另一种测量方法是:
测量时先将上瓦块专用吊瓦螺栓松掉,使瓦块紧贴轴颈,用深度千分尺测量瓦块到支承环的深度;
然后用专用专用吊瓦螺栓将瓦块吊起,使瓦块支点与支承环紧密接触,再用深度千分尺测量瓦块到支承环的深度。
两次深度之差,即为轴瓦的油隙。
两种方法测量的结果应基本相同,否则应查明原因或重新测量。
一般情况下,可倾瓦油隙不予调整,轴瓦合金不予研刮。
D、发电机励磁机轴承的检修特点
对于发电机励磁机轴承的检修,除按轴承的一般检修工艺检修外,还必须测量轴承座与基础的绝缘电阻应大于1MΩ。
所以轴承解体后,应将轴承座与基础之间的绝缘垫片及绝缘套管放在干燥通风的地方,必要时放在室温较高的管道层烘烤,使垫片内水分蒸发掉。
装复时用干的清洁布揩干净,将绝缘垫装在垫块上面,垫片四周应比轴承座大15mm左右,以防掉下的垃圾使轴承座接地,导致轴承合金产生电腐蚀。
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