汽輪機(jī)支持軸承

1、汽輪機(jī)支持軸承一、支持軸承的工作原理高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子軸頸將具有一定黏度的潤(rùn)滑油帶到軸頸下方，形成油膜（也可稱為油楔），將轉(zhuǎn)子托起，轉(zhuǎn)子軸頸處于潤(rùn)滑油包圍之中，這樣就避免了轉(zhuǎn)子軸頸與軸承軸瓦表面發(fā)生干摩擦。在轉(zhuǎn)子軸頸線速度很低時(shí)，軸頸下方可能無(wú)法形成油膜，此時(shí)轉(zhuǎn)子軸頸與軸瓦表面將相接觸，發(fā)生干摩擦，容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸頸和軸瓦拉毛。為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生，有的汽輪機(jī)組設(shè)置了高壓（約30Mpa）頂軸油系統(tǒng)。在轉(zhuǎn)子軸頸線速度很低時(shí)，高壓頂軸油系統(tǒng)投入運(yùn)行，高壓油從軸頸下方將軸頸頂起，使轉(zhuǎn)子處于安全的運(yùn)行狀態(tài)。直到轉(zhuǎn)子軸頸的線速度足以在其下方形成油膜，且油膜的承載能力能夠與軸頸載荷平衡。此時(shí)，高壓頂軸油系統(tǒng)自動(dòng)

2、停運(yùn)。轉(zhuǎn)子軸頸的線速度越高，形成油膜的托起合力就越大，當(dāng)油膜托起的合力大于軸頸加到該軸承的載荷時(shí)，軸頸將被拋蕩起來(lái)，這時(shí)，轉(zhuǎn)子軸頸、油膜、軸承構(gòu)成的系統(tǒng)發(fā)生“油膜振蕩”，或稱為“系統(tǒng)失穩(wěn)”。設(shè)計(jì)和使用軸承時(shí)，要注意這些問(wèn)題。圓筒形軸承常用的圓筒形軸承在下瓦中分面附近位置（軸頸旋轉(zhuǎn)方向的上游）處有進(jìn)油口，軸頸旋轉(zhuǎn)時(shí)只能形成一個(gè)油楔，這種軸承稱為單油楔圓筒形軸承，這種軸承有可能發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。三油楔軸承在其下瓦偏垂直位置兩側(cè)都有進(jìn)油口，在上瓦還有一個(gè)進(jìn)油口，軸頸旋轉(zhuǎn)時(shí)能形成三個(gè)油楔，故稱為三油楔軸承。這種軸承有可能發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。橢圓軸承其垂直方向的短徑略小于水平方向的長(zhǎng)徑，在下瓦中分面附近位置（軸頸

3、旋轉(zhuǎn)方向的上游）處有進(jìn)油口。軸頸旋轉(zhuǎn)時(shí)能形成兩個(gè)油楔，這種軸承也有可能發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象?？蓛A瓦軸承其軸瓦由若干可繞其支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的軸瓦弧段組成。每一個(gè)軸瓦弧段之間的間隙作為軸瓦的進(jìn)油口。軸頸旋轉(zhuǎn)時(shí)，每一個(gè)軸瓦形成一個(gè)油楔。這種軸承自動(dòng)對(duì)中性好，不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象?！按捷S承”它是ABB公司對(duì)其所采用軸承的專有名稱。這種軸承類似于橢圓軸承，但由于采用特殊的加工方法，在結(jié)構(gòu)上，在軸瓦距兩端面40mm處仍然是完整的圓軸瓦，借以阻擋油的泄漏程度；軸瓦的中間段與兩端面之間形成深度約0.7mm的小臺(tái)階，構(gòu)成油袋。下軸瓦還設(shè)置了頂軸油囊，油囊最深處的深度約0.2mm。這種軸承仍然要注意避免失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。轉(zhuǎn)子軸頸在軸

4、瓦內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，造成油膜內(nèi)的液體摩擦，所消耗的能量將轉(zhuǎn)變成熱能。因此，每個(gè)軸瓦應(yīng)有足夠的潤(rùn)滑油流量，及時(shí)把軸瓦內(nèi)的熱量帶走，才能保證軸瓦金屬溫度始終保持在允許的范圍內(nèi)（在7090的范圍內(nèi)，是正常狀況，極限W100110）。這就要求軸頸與軸瓦間要有足夠的間隙，也就是說(shuō)，在運(yùn)行狀況下，要有足夠的油膜厚度（600MW汽輪機(jī)組的軸頸、軸瓦之間能夠形成的油膜最大厚度約為0.2mm）。此外還要求軸瓦供油有足夠的壓力，才能保證軸瓦的供油量。潤(rùn)滑油供油壓力太低和軸瓦金屬溫度太高，都是危險(xiǎn)的，必須予以相應(yīng)處理。下面分別從各自的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及檢修特點(diǎn)兩方面進(jìn)行介紹1、圓筒形軸承圓筒形（或稱圓柱形）軸承是最早用于汽輪發(fā)電

5、機(jī)上的老式滑動(dòng)軸承，其軸瓦內(nèi)孔呈圓形，內(nèi)孔等于軸頸直徑中加頂部間隙，而頂部間隙a為軸頸的1.5/10002/1000，兩側(cè)間隙b各為頂部間隙的一半，如圖。軸承下瓦與軸頸的接觸角按軸瓦長(zhǎng)度L與軸頸”之比（長(zhǎng)頸比）及軸瓦負(fù)荷大小而定。一般取60（左右，當(dāng)軸瓦長(zhǎng)度與直徑之比小于0.81或軸瓦負(fù)荷大于0.81MPa時(shí)，接觸角可達(dá)到75（左右。圓筒形軸承被廣泛用于中小型汽輪機(jī)上，但是在大功率汽輪發(fā)電機(jī)上仍有使用，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造加工和檢修維護(hù)。2、橢圓形軸承左右直徑為（8+0.0028）所以，橢圓軸承實(shí)際上是由兩個(gè)不完全的半圓合圖5-3軸承潤(rùn)沿油路左右直徑為（8+0.0028）所以，橢圓軸承實(shí)際上是

6、由兩個(gè)不完全的半圓合圖5-3軸承潤(rùn)沿油路示意圖I一物承手2一轉(zhuǎn)手巾3油富/外UJI，H，HJ，八女|丁4RJ|色側(cè)，按設(shè)計(jì)的橢圓度加墊片，加工結(jié)束后取去墊片，即成橢圓軸承。上述兩種軸瓦的另一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為潤(rùn)滑油進(jìn)油是順著轉(zhuǎn)動(dòng)方向供給的，如圖53所示。潤(rùn)滑油進(jìn)入軸瓦后，順轉(zhuǎn)動(dòng)方向到達(dá)軸頸上部，冷卻軸頸，再流到下部起潤(rùn)滑作用。同時(shí)為了減少摩擦及使油易于循環(huán)，一般軸瓦上部車有油槽，其寬度約為軸瓦長(zhǎng)度的1/3，該油槽到接合面附近就向兩端擴(kuò)大，以保證潤(rùn)滑油在軸瓦全長(zhǎng)分布均勻。3、三油楔軸承a5-5三相嘿承油膜壓力分布示意圖0TM口-軸成中心a5-5三相嘿承油膜壓力分布示意圖0TM口-軸成中心三油楔軸承與圓筒

7、形、橢圓形軸承比較，在結(jié)構(gòu)上有下列特點(diǎn)：(1)軸瓦上有三個(gè)進(jìn)油口，每個(gè)進(jìn)油口均開(kāi)有平滑的楔形面，由此稱為三油楔軸承。由于實(shí)際運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子發(fā)生偏移，造成對(duì)稱的三油楔深度變成不對(duì)稱，使軸承承載不同，抗振性不對(duì)稱，致使運(yùn)行不穩(wěn)定。因此，油楔的形狀各不相同。油楔的展開(kāi)角。1約為105。110。，是三個(gè)油楔中最長(zhǎng)的一個(gè)，其余兩個(gè)油楔的展開(kāi)角。2=。3，約為55。58。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，三個(gè)油楔中都建立起一層油膜，其壓力如圖55所示。油楔中的油被擠壓的油膜壓力反過(guò)來(lái)作用在軸的三個(gè)方向上，如圖55中的F1、F2、F3所示，使軸較穩(wěn)定的在軸瓦中轉(zhuǎn)動(dòng)，所以油膜比較穩(wěn)定。實(shí)踐證明，三油楔軸承對(duì)高速輕載油膜比較穩(wěn)定，而對(duì)

8、中載、中速油膜穩(wěn)定性欠佳。如N300T6.18/550/550型機(jī)組給水泵汽輪機(jī)上使用情況較好，而主機(jī)上使用時(shí)穩(wěn)定性較差，易產(chǎn)生油膜震蕩。(2)軸瓦與瓦枕之間有一個(gè)環(huán)形壓力油室，以保證進(jìn)入三個(gè)油楔中的潤(rùn)滑油的均勻性。(3)為了不使軸瓦在中分面處將油楔切斷，軸瓦中分面需與水平面成3計(jì)要求轉(zhuǎn)過(guò)35。,然后加防轉(zhuǎn)銷。從這承復(fù)雜。宜修刮。4、可傾瓦軸承可傾瓦也稱密切爾式徑向軸承或稱自動(dòng)調(diào)整中心式軸承?？蓛A瓦的瓦塊具有三塊、四塊甚至十二塊瓦塊，瓦塊在支持點(diǎn)上可以自由傾斜。在油層的動(dòng)壓力作用下，每個(gè)瓦塊可以單獨(dú)自由的調(diào)整位置，以適應(yīng)轉(zhuǎn)速、軸承負(fù)載等動(dòng)態(tài)條件的變化。圖W-6可蟆而軸承支持壞（分成兩聯(lián)）；2軸

9、瓦：3.浮動(dòng)油擋支恃板；5浮動(dòng)油撐i6.S-1T圖W-6可蟆而軸承支持壞（分成兩聯(lián)）；2軸瓦：3.浮動(dòng)油擋支恃板；5浮動(dòng)油撐i6.S-1T一支點(diǎn)塊*9一埋頭六偉耀慳I1U一臨時(shí)網(wǎng)定用球檢I】一平行蚊；12一防轉(zhuǎn)#h13,13調(diào)整塊*14、】6-相整襯板；IT六角端除可認(rèn)為，這種軸承每一瓦塊的油膜作用力都通過(guò)軸頸中心，因此，它沒(méi)有可引起軸心滑動(dòng)的分力。所以這種軸承具有極高的制動(dòng)性，它能有效的避免油膜自激振蕩及間隙振蕩，同時(shí)對(duì)于不平衡振動(dòng)也有很好的限制作用?？蓛A瓦的摩擦損失較小，其缺點(diǎn)是制造復(fù)雜，價(jià)格較貴。三河350MW及定州600MW汽輪機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子的軸承，均采用如圖5-6所示的可傾瓦。該軸瓦是

10、一種小瓦塊式結(jié)構(gòu)，軸瓦2在圓周上分成4塊，每塊瓦塊均由在鍛鋼件上澆鑄軸承合金而構(gòu)成。瓦塊自由的放置在支持環(huán)1內(nèi)，由球面支點(diǎn)塊7支持，球面支點(diǎn)塊與瓦塊間有內(nèi)墊片6，球面支點(diǎn)塊與支持環(huán)間有外墊片8，內(nèi)墊片與球面支點(diǎn)塊呈球面接觸。因此，瓦塊在球面支點(diǎn)塊上，能使在圓周方向上自由傾斜而形成油楔。四個(gè)瓦塊均有球面支點(diǎn)塊，因此形成四個(gè)油楔。調(diào)整球面支點(diǎn)塊的厚度，可保持軸承的規(guī)定間隙。為保證拆裝后的裝配正確，必須將軸承瓦塊內(nèi)墊片、球面支點(diǎn)塊及外墊片，標(biāo)之同一序號(hào)，并在支持環(huán)上打好對(duì)應(yīng)的鋼印號(hào)碼。這樣能在拆裝時(shí)不弄錯(cuò)，并能保證裝配在同樣的相對(duì)位置上。支持環(huán)分成兩塊，用螺栓17連接，由安裝在支持環(huán)上的調(diào)整塊13支

11、撐在軸承洼窩內(nèi)，而調(diào)整塊中的三個(gè)，安裝在支持環(huán)下半部的垂直中心線上及與水平面成45。的中心線上，其他兩個(gè)安裝在支持環(huán)上半部與水平面成45。的中心線上。為了保證軸承中心，在各調(diào)整塊和軸承洼窩之間裝有調(diào)整墊片14和16，以便軸瓦在垂直和水平方向上能自由調(diào)整和移動(dòng)。另外，在水平接合面處下面插入防轉(zhuǎn)銷，以防支持環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整塊同樣要打上記號(hào)，以防拆裝時(shí)弄錯(cuò)。潤(rùn)滑油從軸承下面的孔進(jìn)入，通過(guò)調(diào)整塊中的孔，從支持環(huán)兩端的環(huán)形槽流到軸瓦內(nèi)部，油被分布到軸頸表面，然后由軸頸兩側(cè)流經(jīng)油擋，從油擋板底部排油孔排出流回油箱。軸承兩端裝有浮動(dòng)式內(nèi)油擋，油擋環(huán)5固定在油擋支持板3、4上，整個(gè)油擋分成上下兩半用螺栓直接固定在

12、支持環(huán)上。5、壓力式軸承壓力式軸承是在圓筒形軸承上瓦中央開(kāi)有油槽，此油槽可以使?jié)櫥偷膭?dòng)能變成壓力能，把軸心向下壓，降低了軸心位置。軸心位置的抬高是發(fā)生軸承油膜自激振蕩的因素，所以這種軸承可防止油膜自激振蕩的發(fā)生。但是，它對(duì)油中雜質(zhì)特別敏感。如果雜質(zhì)積聚在油槽處，不但會(huì)降低防止油膜自激振蕩的效果，而且會(huì)加速軸瓦磨損。N300T6.67/537/537和TC2F-33.5型汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子兩端采用這種軸承，其結(jié)構(gòu)如圖5-7所示。軸承本體分上下兩塊組成，它由鑄鋼制成，在內(nèi)層澆鑄軸承合金，并在軸承合金上開(kāi)有間斷槽形的潤(rùn)滑油通路。這對(duì)避免產(chǎn)生油膜自激振蕩帶來(lái)一定的好處。軸承本體由三個(gè)球面調(diào)整塊固定，并由

13、調(diào)E軸承的下半部，裝1、線上，通過(guò)改變調(diào)（上下接合面有安裝平接合面的下部，95-7所示。油進(jìn)入J圓周槽，沿排油孔E軸承的下半部，裝1、線上，通過(guò)改變調(diào)（上下接合面有安裝平接合面的下部，95-7所示。油進(jìn)入J圓周槽，沿排油孔0.10）mm。9H觸觸事1-仕，/2穌帝我（斷T外配.1-言,*匚優(yōu)4-小手推空白，二一甘而間融收，*u袋式軸承是由圓筒形軸承在中分面兩側(cè)墊以墊塊a,將圓筒形軸承圓心上移0.20mm左右，作為帶式軸承的圓心，以軸頸中+油袋深度d為直徑，車削成另一個(gè)圓，并在軸承兩端各留40mm寬的阻留邊不車削，取去中分面墊塊，即成帶式軸承。墊片a的厚度由油袋弧長(zhǎng)確定，一般弧長(zhǎng)夾角取350,油

14、袋深度d,一般取0.7山山。圓心上移0.20mm左右，主要考慮油膜厚度，即運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子與軸承在垂直方向的中心保持一致。軸承兩端的阻流邊,能減慢潤(rùn)滑油排泄速度,保證軸承有足夠的冷卻和潤(rùn)滑油量。圖5-8袋式軸承示意圖,ElYUIUJZJZ.Hlfy|,Jhq大,油膜厚,軸承溫度低等優(yōu)點(diǎn)。由于袋式軸承具有上述優(yōu)點(diǎn)，D4Y454型汽輪機(jī)支持軸承均采用這種軸承，同時(shí)該軸承采用單套結(jié)構(gòu)，通過(guò)上下、左右四塊調(diào)整塊與軸承座。底部設(shè)頂軸油孔，頂軸油池最深為0.20mm,作為啟動(dòng)盤(pán)車裝置時(shí)將轉(zhuǎn)子頂起，減小盤(pán)車電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)力矩。頂部設(shè)防轉(zhuǎn)銷，防止軸瓦與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。潤(rùn)滑油從右側(cè)進(jìn)油孔隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)入軸襯，然后在兩端

15、阻流邊外的瀉油槽底部瀉油孔內(nèi)流回軸承座。在瀉油槽外側(cè)裝有內(nèi)油擋，防止油外瀉。上下瓦由四只螺栓和兩只定位銷將其固定在一起。三、支持軸承的檢修特點(diǎn)三油楔軸承的檢修特點(diǎn)三油楔軸承的檢修特點(diǎn)是軸承合金不可修刮，裝配時(shí)需翻磚350角，并放好防轉(zhuǎn)銷，嚴(yán)防裝反裝錯(cuò)，以免運(yùn)行中因三個(gè)油楔位置改變，而導(dǎo)致軸瓦燒毀。由于軸瓦在工作狀態(tài)中分面不在水平面上，所以頂部間隙均在組合狀態(tài)下用內(nèi)徑千分尺分前、后、垂直、水平方向測(cè)量軸瓦內(nèi)孔直徑，內(nèi)孔直徑與軸頸直徑之差，即為所求，實(shí)際上測(cè)出的間隙為阻油邊間隙。油楔本身，一般情況下不予測(cè)量和研刮，只在軸瓦合金磨損嚴(yán)重時(shí)，才進(jìn)行測(cè)量和處理。橢圓軸承的檢修特點(diǎn)橢圓軸承的檢修特點(diǎn)是對(duì)裝

16、配位置的準(zhǔn)確性要求高，尤其是軸瓦的水平位置，必須做到前后左右四角間隙基本相等，不可有前后傾斜和左右歪斜現(xiàn)象。為了達(dá)到這點(diǎn)要求，除了用水平儀測(cè)量軸瓦中分面水平和用塞尺檢查四角間隙外，還應(yīng)在軸瓦全部裝好后，開(kāi)頂軸油泵做抬軸試驗(yàn)。當(dāng)頂軸油壓大于10Mpa時(shí)，軸應(yīng)抬起0.05-0.10mm,方算軸瓦裝配合格。如果軸瓦前后不平，低的一端底部間隙較大，頂軸油將從該處泄掉，從而使軸頂不起來(lái)，運(yùn)行時(shí)將發(fā)生軸承振動(dòng)和合金熔化事故?？蓛A瓦檢修特點(diǎn)由于可傾瓦在支持環(huán)內(nèi)可自由擺動(dòng)，因此在揭去軸瓦大蓋和松去支持環(huán)水平結(jié)合面螺栓后，應(yīng)在上半支持環(huán)的專用螺孔內(nèi)用專用長(zhǎng)螺栓旋入可傾瓦塊的螺孔，把上部的瓦塊吊牢，并仔細(xì)檢查瓦塊

17、是否吊牢固，防止瓦塊落下而摔壞。翻轉(zhuǎn)的下瓦應(yīng)用同樣方法吊出。解體瓦塊應(yīng)認(rèn)清前后左右的記號(hào)，并做好記錄，以防裝復(fù)時(shí)搞錯(cuò)。檢查瓦塊及支持環(huán)應(yīng)光滑無(wú)毛刺，無(wú)裂紋等異常，接觸良好。組裝時(shí)應(yīng)將瓦塊記號(hào)對(duì)準(zhǔn)，將吊緊螺栓長(zhǎng)度調(diào)整到基本相等，并盡量使瓦塊靠近支持環(huán)，如圖所示。吊進(jìn)軸承座前應(yīng)在支持環(huán)球面等處加清潔汽輪機(jī)油。當(dāng)發(fā)現(xiàn)上下軸承結(jié)合面有較大間隙時(shí)，應(yīng)吊出上半軸瓦，檢查圖示a、b、c、d四個(gè)間隙是否相等，瓦塊是否已貼緊支持環(huán)等。待查明原因并消除后，方可組裝，切不可用軸承水平結(jié)合面螺栓或其他方式強(qiáng)行壓下去，以免損壞瓦塊。由于可傾瓦由幾塊可自由擺動(dòng)的瓦塊組合而成，所以其間隙的測(cè)量只能在組合狀態(tài)下進(jìn)行。測(cè)量時(shí)在轉(zhuǎn)子軸頸處和軸瓦支持環(huán)外圓上各架一只百分表，然后用抬軸架將軸略微提升。同時(shí)監(jiān)視兩只百分表，當(dāng)支持環(huán)上百分表指針開(kāi)始移動(dòng)時(shí)，讀出軸頸上的百分表讀數(shù)，最后將讀數(shù)減去原始讀數(shù)，兩者之差除以1.414（對(duì)四瓦塊式可傾瓦），即為軸瓦的油隙。另一種測(cè)量方法是：測(cè)量時(shí)先將上瓦塊專用吊瓦螺栓松掉，使瓦塊緊貼軸頸，用深度千分尺測(cè)量瓦塊到支承環(huán)的深度；然后用專用專用吊瓦螺栓將瓦塊吊起，使瓦塊支點(diǎn)與支承環(huán)緊密接觸，再用深