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汽輪機(jī)軸承
2023-05-15
1.螺釘；2.油封；3.擋油圈；4.沉頭螺釘；5.主推力瓦圈； 6.螺釘；7.副推力瓦圈；8.墊圈；9.螺釘；10.軸承體；11.彈性板；12.螺釘；13.球面座；14.沉頭螺釘；15.墊圈；16.軸瓦；17.擋油圈 ；18.螺釘；19油封圈
汽輪機(jī)常用的軸承有圓柱軸承、橢圓軸承、多油契軸承和可傾瓦軸承。我公司只用除圓柱軸承之外的軸承。四油契軸承適用于高速輕載工況?？蓛A瓦軸承穩(wěn)定性較好，為防止汽輪機(jī)軸系發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，被廣泛應(yīng)用于大型機(jī)組。此軸承用于高速、功率較大的汽輪機(jī)?？蓛A瓦軸承瓦塊的分布方式有兩種，一種是上三下二，另一種是上二下三。
汽輪機(jī)軸承有徑向軸承和推力軸承兩類。徑向軸承的作用是用來(lái)承受轉(zhuǎn)子的重量以及由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、不對(duì)稱的部分進(jìn)汽度、啟動(dòng)和機(jī)械原因引起的振動(dòng)和沖擊等因素所產(chǎn)生的附加載荷，并保證轉(zhuǎn)子相對(duì)靜子部分的徑向?qū)χ小?/p>
推力軸承的作用是承受轉(zhuǎn)子的軸向載荷，目的是平衡運(yùn)行狀態(tài)下汽流給予轉(zhuǎn)子的軸向載荷，確定轉(zhuǎn)子的軸向位置，使機(jī)組動(dòng)靜部分之間保持正常的軸向間隙。
汽輪機(jī)在運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子受到順汽流方向的軸向力，其大小隨運(yùn)行工況變化，一般為50～300KN，在甩負(fù)荷等工況下，轉(zhuǎn)子可能出現(xiàn)逆汽流方向的負(fù)推力。
一、徑向軸承
安裝在前后軸承座中的徑向軸承是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的支承。由汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、臨界轉(zhuǎn)速和負(fù)荷情況的不同，可以分別選用二油葉、四油葉和可傾瓦軸承。
結(jié)構(gòu)：
徑向軸承有軸向剖分的兩半軸瓦組成，軸瓦的工作表面上澆有巴氏合金。在適當(dāng)位置上安裝的定位銷能防止軸承在軸承座內(nèi)的軸向或徑向位移。
與通常使用的普通圓柱軸承相比較，該軸承的特征是內(nèi)徑是橢圓的。在二油葉軸承中，二軸向潤(rùn)滑油槽配置在工作表面的對(duì)稱位置上，同樣，在四油葉軸承中，四個(gè)軸向潤(rùn)滑油槽配置在彼此等分的位置上，且根據(jù)規(guī)定的精確度加工成使軸承的孔徑稍大于軸頸外徑。在轉(zhuǎn)子軸頸和軸承軸瓦工作表面之間的這個(gè)半徑差就構(gòu)成了楔形間隙。
潤(rùn)滑：
軸承由帶壓力的油潤(rùn)滑。潤(rùn)滑油通過(guò)環(huán)形油槽徑向進(jìn)入油孔和軸向油葉對(duì)軸承軸頸供油的。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)把油引入楔形油隙。而當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時(shí)就建立起流體動(dòng)力油膜。當(dāng)楔形油隙的形狀、油的粘度與圓周速度之間的關(guān)系適當(dāng)時(shí)，通過(guò)摩擦和壓縮現(xiàn)象所產(chǎn)生的潤(rùn)滑油壓足以把軸從軸瓦上抬起，甚至在重載的條件下也不例外，因而轉(zhuǎn)子將支承在潤(rùn)滑油膜上且沒(méi)有任何金屬間的直接接觸。我公司生產(chǎn)的25MW以上的大型機(jī)組要用頂軸油泵。盤車、啟動(dòng)時(shí)要先開啟頂軸油泵，由于該汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量太大，不用頂軸油泵會(huì)損壞軸承。
溫度監(jiān)控：
為了確保汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，軸承裝有測(cè)溫裝置。測(cè)得的溫度可用作指示、報(bào)警或汽輪機(jī)跳閘。
（一）溫度測(cè)量的兩種方法：
1、 測(cè)量軸承金屬的溫度
對(duì)于徑向軸承而言，在軸承Z小油隙區(qū)的金屬溫度提供了Z精確的測(cè)量值。軸瓦的溫度由進(jìn)口油溫、油量以及汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的負(fù)荷大小、轉(zhuǎn)速來(lái)決定。測(cè)溫元件能靈敏地直接測(cè)到快速變化的溫度。軸瓦上的孔可供熱電阻測(cè)溫元件深埋至離巴氏合金運(yùn)行表面僅2～3毫米的地方。
2、 測(cè)量潤(rùn)滑油的溫度
另一種可供選用的監(jiān)控軸承溫度的常用方法是測(cè)量潤(rùn)滑油的回油溫度。在軸承的頂端開有一小孔，將油引至溫度計(jì)。從而測(cè)量經(jīng)過(guò)運(yùn)行以后排出的潤(rùn)滑油溫度。
注：采用此方法測(cè)量比使用測(cè)量軸承金屬溫度的方法所測(cè)得的溫度要偏低，而且溫度的變化反應(yīng)較緩慢。溫度計(jì)所測(cè)溫度75度以下為安全溫度，熱電阻所測(cè)溫度105度以下為安全溫度。
二、汽輪機(jī)軸承的潤(rùn)滑方式
1、流體動(dòng)力潤(rùn)滑。它借軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)所造成的流體動(dòng)壓形成油膜，起到隔離摩擦付的表面接觸和流體動(dòng)力潤(rùn)滑的作用，并用流體動(dòng)壓平衡外載荷。
2、流體靜力潤(rùn)滑。它借外界供給的高壓油形成油膜，并用流體靜壓力平衡外載荷。25ＭＷ汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子低速盤車采用的高壓油頂軸系統(tǒng)即為這種方式。
3、邊界潤(rùn)滑。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在低速盤車而無(wú)高壓頂軸油系統(tǒng)時(shí)，難以形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑（油膜），軸頸與軸承之間只有幾個(gè)分子層的潤(rùn)滑油加以分隔。我公司生產(chǎn)的25MW以上機(jī)組就需用頂軸高壓?來(lái)盤車。
汽輪機(jī)軸承在各種可能出現(xiàn)的工況條件下都應(yīng)具有足夠的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，以確保機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性，要求壽命長(zhǎng)、磨損和功耗低，以及有良好的工藝和經(jīng)濟(jì)性。為滿足這些要求，汽輪機(jī)基本上采用動(dòng)壓油膜軸承。
軸承在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到額定工況及變工況運(yùn)行條件下能使軸頸和軸瓦之間始終保持有一層足夠厚度的動(dòng)力油膜來(lái)承擔(dān)載荷。軸承溫升及供油條件（包刮進(jìn)油溫度和壓力以及油量、清潔度）應(yīng)在規(guī)定的許可范圍內(nèi)，潤(rùn)滑油應(yīng)具有良好的潤(rùn)滑性能。對(duì)徑向軸承，除了上述要求之外，特別強(qiáng)調(diào)要有良好的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能，。
在正常運(yùn)行時(shí)軸承工作區(qū)域離非穩(wěn)定邊界要有足夠的裕度，還要考慮到兩轉(zhuǎn)子間的對(duì)中引起的軸承載荷變化，以及超速范圍內(nèi)確保不出現(xiàn)油膜失穩(wěn)等異?，F(xiàn)象。
三、軸承間隙和緊力的調(diào)整方法
軸承間隙的調(diào)整在汽輪機(jī)裝配和安裝過(guò)程中是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，如果間隙過(guò)大，汽輪機(jī)振動(dòng)就會(huì)增加，如果間隙過(guò)小軸承溫度就會(huì)升高。
怎樣才能使振動(dòng)在合理的范圍內(nèi)，軸承溫度在較理想的區(qū)域內(nèi)，合理的軸承間隙是非常重要的。一般軸承間隙是軸頸的1.5～2‰，轉(zhuǎn)速高于6000r/min的汽輪機(jī)一般軸承間隙在1.5‰左右，也可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況靈活調(diào)整。汽輪機(jī)在運(yùn)行時(shí)軸承溫度低于50℃，振動(dòng)偏大，此時(shí)可以適量減小軸承間隙。
軸承間隙的測(cè)量一般用壓鉛絲的方法，在軸承的中分面墊上0.2～0.3mm的銅皮，用1mm以下的鉛絲，把鉛絲彎成U型放在軸頸上，兩U型鉛絲的寬度應(yīng)在軸承寬度的范圍之內(nèi)。擰緊軸承上的螺栓之后再松開，拿出鉛絲用分厘卡（千分尺）測(cè)量。測(cè)量出的數(shù)值減去銅皮的厚度，就是軸承的間隙。測(cè)量軸承間隙只允許一個(gè)變量（鉛絲）。
測(cè)軸承緊力的方法也可用抬軸法，具體測(cè)試的方法：用兩只百分表，一只裝在軸頸上，另一只裝在軸承頂部，（軸承必須安裝到位,不得裝軸壓蓋）用手葫蘆輕輕往上拉，拉到軸承頂部的百分表一動(dòng)即可。用軸頸上的百分表讀數(shù)減去軸承頂部的百分表讀數(shù)就是軸承間隙。
在測(cè)軸承緊力之前，首先要把軸承安裝完畢。軸承緊力的測(cè)量方法與軸承間隙的測(cè)量方法一樣，只是墊的銅皮厚度要增加一些，銅皮的厚度是鉛絲直徑的70～80％，測(cè)出鉛絲的數(shù)值減去銅皮的厚度，如果是負(fù)值就是緊力。
軸承緊力：軸頸100mm以下0.03～0.05mm，軸頸110mm以上0.04～0.08mm。
（來(lái)源：焦化干熄焦技術(shù)）
