周金龍

（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

0 前言

電站水輪機(jī)由通用電氣亞洲水電設(shè)備有限公司生產(chǎn)，水導(dǎo)軸承采用筒式自循環(huán)徑向豎軸拋物線瓦面稀油潤滑軸承結(jié)構(gòu)。這種軸承與國內(nèi)筒式瓦結(jié)構(gòu)仿忽相同，下部有旋轉(zhuǎn)油盆，畢托管上油，上部有油箱，軸承體和軸瓦結(jié)構(gòu)；但仔細(xì)認(rèn)識了結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計原理，并觀察了設(shè)備運(yùn)行狀況后，才真正領(lǐng)略到這個專利產(chǎn)品的獨(dú)到之處；現(xiàn)就這方面的粗淺認(rèn)識作些介紹。

1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）國內(nèi)筒式水導(dǎo)軸承一般結(jié)構(gòu)設(shè)計上都由兩瓣組合而成，軸瓦也分兩瓣由螺栓與軸承體連接固定，鋼制瓦背內(nèi)圓澆筑巴氏合金軸襯，與軸承體把合，將巴氏合金筒體毛胚加工至設(shè)計尺寸，幾何形狀為等徑內(nèi)圓柱面。而本電站使用的拋物線瓦面軸承體由四瓣組成，由切向及28個8.8級M20×90內(nèi)六角螺栓把合成整體。組合好的軸瓦結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。

這種筒式軸瓦又代替了軸承體，簡化了軸承結(jié)構(gòu)。軸瓦單邊厚度達(dá)127mm，比傳統(tǒng)單純薄殼筒式軸瓦要厚3.5倍左右，剛度很大。該軸承徑向承載能力大，側(cè)向剛度保證不小于1000kN/mm，能夠承受在任何運(yùn)行工況下可能產(chǎn)生的最大飛逸轉(zhuǎn)速（320.4r/min）及最大徑向載荷，并將其傳遞到水輪機(jī)頂蓋上。

（2）從軸瓦結(jié)構(gòu)圖2可以清楚的看出，每1/4部分軸瓦，其巴氏合金材料（ZChSnSbD11－6）段，只占55°圓弧面，即圖中N－L圓弧段；其另外35°LK圓弧段沒有澆鑄巴氏合金，與軸領(lǐng)組成的這部分空腔厚度5mm，高520mm，圓弧長278mm，有效容積約0.72L。在機(jī)組運(yùn)行中每塊軸瓦前都儲備了0.72L－TSA－46號汽輪機(jī)潤滑油，供給瓦面形成油膜之用。這充足的潤滑油對降低水導(dǎo)軸承運(yùn)行溫度起到了良好作用。

圖1 軸瓦結(jié)構(gòu)圖1

圖2 軸瓦結(jié)構(gòu)圖2

（3）下面我們來分析一下，1/4軸瓦內(nèi)圓半徑隨角度變化的情況。該機(jī)組水輪機(jī)大軸軸頸部分加工直徑為Φ900h6（－0.0560），軸瓦單側(cè)設(shè)計間隙為0.19mm，如圖2所示，在無巴氏合金的K－L圓弧段，膛口內(nèi)圓半徑R＝455mm，圓弧角度35°。在LM10°圓弧段軸瓦半徑R＝450.19mm；從M點(diǎn)向N點(diǎn)圓弧段延伸，在5°范圍內(nèi)軸瓦半徑仍然是R＝450.19mm，從5°～45°范圍內(nèi)，軸瓦半徑按拋物線線性規(guī)律逐漸增大到R＝450.48mm,即軸瓦半徑增加量為0.29mm，詳細(xì)情況請見“MN段軸瓦a與R關(guān)系表”及“1/4軸瓦角度與半徑表”

表1 1/4 軸瓦角度與半徑表

表2 MN 段軸瓦a 與R 關(guān)系表

從上面介紹的內(nèi)容可以看出，每1/4軸瓦結(jié)構(gòu)，澆鑄有巴氏合金的55°圓弧段軸瓦面的幾何形狀，使制造商通過特殊工藝加工實(shí)現(xiàn)了拋物線成型的設(shè)計目標(biāo)。為此，水輪機(jī)軸頸Φ900h6（－0.0560）圓柱面與55拋物線瓦面所形成的楔形油隙結(jié)構(gòu)，具備了水導(dǎo)軸承運(yùn)行時迅速建立油膜的條件，圓滿的實(shí)現(xiàn)了液體摩擦，加之瓦面接觸角度較小，所以，這種結(jié)構(gòu)的水導(dǎo)軸承運(yùn)行時摩擦損耗功率小，軸瓦溫度較低。

（4）體外冷卻系統(tǒng)

國內(nèi)筒式稀油潤滑水導(dǎo)軸承，油冷卻器通常布置在上油箱內(nèi)，達(dá)到對熱油進(jìn)行冷卻的目的；而本電站使用的水導(dǎo)軸承是將熱油通過畢托管，直接引出軸承體外冷卻，水平安裝在軸承座上，實(shí)現(xiàn)體外油循環(huán)。型號為FC－120型，外形尺寸為Φ120×400mm，里面排列有Φ6×1mm紫銅管約60根，進(jìn)出冷卻水管公稱通徑DN25，冷卻水壓力0.27MPa,結(jié)構(gòu)簡單、小巧；而且可以靈活的根據(jù)軸承運(yùn)行溫度以并聯(lián)方式增加冷卻器個數(shù)，達(dá)到擴(kuò)大冷卻效果的目的。

2 結(jié)語

由水導(dǎo)拋物線瓦面稀油潤滑導(dǎo)軸承在該水電站投入使用后，經(jīng)半年的運(yùn)行觀察，水導(dǎo)軸承最高瓦溫為42℃（設(shè)計允許不超過65℃），油槽油溫最高為36℃（設(shè)計允許不超過55℃）；機(jī)組在作150%額定轉(zhuǎn)速過速試驗(yàn)時，水導(dǎo)軸承最大垂直振動值為0.07mm（空載額定轉(zhuǎn)速時為0.03mm），最大水平振動值為0.05mm（空載額定轉(zhuǎn)速為0.01mm）。機(jī)組投產(chǎn)后，機(jī)組水導(dǎo)軸承運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)于同類產(chǎn)品，值得各水電廠借鑒推廣。