汽轮机支持轴承

汽轮机支持轴承一、支持轴承的工作原理高速旋转的转子轴颈将具有一定黏度的润滑油带到轴颈下方，形成油膜（也可称为油楔），将转子托起，转子轴颈处于润滑油包围之中，这样就避免了转子轴颈与轴承轴瓦表面发生干摩擦。在转子轴颈线速度很低时，轴颈下方可能无法形成油膜，此时转子轴颈与轴瓦表面将相接触，发生干摩擦，容易导致转子轴颈和轴瓦拉毛。为了避免这种现象发生，有的汽轮机组设置了高压（约30Mpa）顶轴油系统。在转子轴颈线速度很低时，高压顶轴油系统投入运行，高压油从轴颈下方将轴颈顶起，使转子处于安全的运行状态。直到转子轴颈的线速度足以在其下方形成油膜，且油膜的承载能力能够与轴颈载荷平衡。此时，高压顶轴油系统自动停运。转子轴颈的线速度越高，形成油膜的托起合力就越大，当油膜托起的合力大于轴颈加到该轴承的载荷时，轴颈将被抛荡起来，这时，转子轴颈、油膜、轴承构成的系统发生“油膜振荡”，或称为“系统失稳”。 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和使用轴承时，要注意这些问题。（1）圆筒形轴承常用的圆筒形轴承在下瓦中分面附近位置（轴颈旋转方向的上游）处有进油口，轴颈旋转时只能形成一个油楔，这种轴承称为单油楔圆筒形轴承，这种轴承有可能发生失稳现象。（2）三油楔轴承在其下瓦偏垂直位置两侧都有进油口，在上瓦还有一个进油口，轴颈旋转时能形成三个油楔，故称为三油楔轴承。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°C的范围内，是正常状况，极限＜100〜110C）。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①加顶部间隙，而顶部间隙a为轴颈的1.5/1000—2/1000，两侧间隙b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与轴颈巾之比（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—lMPa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、椭圆形轴承量不断增大和转速不断升高，而在圆进油椭圆形轴瓦是随着汽轮机单机容右，即内孔上下直径为（巾+0.001巾）,左右直径为（巾+0.002巾）。所以，椭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左團5-3轴承润滑油路示意图】-■轴承；2~K子匸3—油笔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9约为105。〜110。，是三个油楔中最长的一个，其余两个油楔的展1开角9=9，约为55。〜58。。当转子转动时，三个油楔中都建立起一层油膜，23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35。的倾角，所以，轴瓦在安装时应按设计要求转过35。，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。A—A圏5-6可倾瓦轴承I-支持环（廿虑两块h2—轴瓦卜氛」一浮动油档支持阪5浮动澜掛I6.—悴板；7-i^Xfei9-埠头Z：知媒産卜说一临时训罡用除1】一營行试；12—助转桥；13*厲一淵戡块*14.历一调整討槻f17…六曲端桧可认为，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45。的中心线上，其他两个安装在支持环上半部与水平面成45。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，并由调进油口B—B图5-7压力式轴承丨一轴承本体（上半部）「2—轴浪本体（下半部）：3-轴禾合金；'WXM.C—V*MTWt*44i.i_»*-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（0.002①+0.10）mm或（0.002①-0.10）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a,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©+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a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1MQ。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。