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轴承知识
浅谈推力瓦受力不均对机组的影响
2016-08-25 【摘 要】水轮发电机组的推力瓦部件，经常出现瓦温过高及磨损的现象，严重影响机组的安全、可靠运行，现就推力瓦受力不均匀导致瓦温过高及磨损的现象进行说明，针对这些情况进行相应的处理，保证机组安全、可靠运行。
【关键词】电动机；推力瓦；受力不均；过载
【关键词】电动机；推力瓦；受力不均；过载
1 引言
推力瓦一般采用的材质都是钢坯和巴氏合金简称“乌金”，而乌金能够在轴的温度到达一百摄氏度左右的时候熔化掉，这样可以加大轴的空间位移距离，可以很好地保护大轴，能够预防因轴向位移过大引起大轴推力瓦的摩擦，减少产生的损耗而降低其寿命。
其次是钢坯和锡青铜等材料，因为他们摩擦系数小，这样就会使摩擦温度降低。
汽轮机的推力瓦其功能就是固定转子在汽缸的位置。在平时的状况下，推力瓦受力的是工作区域瓦块，这样就可以使机组的转子不能向发电机侧偏移。但是在减小负荷尤其是在甩掉负载的情况下，因为具有一定的惯性，汽轮机可能向机头侧发生一定的位移。水轮发电机的重要部件之一就是推力瓦，它的作用是承受轴向水推力和机组转动部分的重量，然后将这些力使水轮发电机的荷重机架及基础混凝土来承受。此时，推力瓦中的非工作瓦块受力，确保了机组的转子在汽缸中的相对位置不变。推力瓦工作性能的优劣，将影响机组的稳定运行和机组的安全。
本文将详细介绍推力瓦在受力不均的情况下造成的后果以及解决措施。
推力瓦一般采用的材质都是钢坯和巴氏合金简称“乌金”，而乌金能够在轴的温度到达一百摄氏度左右的时候熔化掉，这样可以加大轴的空间位移距离，可以很好地保护大轴，能够预防因轴向位移过大引起大轴推力瓦的摩擦，减少产生的损耗而降低其寿命。
其次是钢坯和锡青铜等材料，因为他们摩擦系数小，这样就会使摩擦温度降低。
汽轮机的推力瓦其功能就是固定转子在汽缸的位置。在平时的状况下，推力瓦受力的是工作区域瓦块，这样就可以使机组的转子不能向发电机侧偏移。但是在减小负荷尤其是在甩掉负载的情况下，因为具有一定的惯性，汽轮机可能向机头侧发生一定的位移。水轮发电机的重要部件之一就是推力瓦，它的作用是承受轴向水推力和机组转动部分的重量，然后将这些力使水轮发电机的荷重机架及基础混凝土来承受。此时，推力瓦中的非工作瓦块受力，确保了机组的转子在汽缸中的相对位置不变。推力瓦工作性能的优劣，将影响机组的稳定运行和机组的安全。
本文将详细介绍推力瓦在受力不均的情况下造成的后果以及解决措施。
2 推力瓦受力不均的表现及原因
推力轴承要求镜板的平整度要大于0.03毫米，还要有一定的光洁度，推力瓦要求与镜板研磨接触，要求每一平方厘米Z少有两到三个接触点，要求八块瓦在同一平面上，当机器运行时推力瓦面上铺成一层均匀的油性薄膜，这样可以使所有推力瓦的受力保持分布均匀。汽轮机运行时的推力瓦温度升高范围不应该超过5度，通常为一到三度。在实际的应用中，由于各方面的原因，常常会发生几块瓦或瓦面某些区域受力过大导致受力不均匀问题，进而导致推力瓦瓦温偏高，Z后导致部件发展为烧损影响设备运行。
2.1推力瓦安装受力不均匀
推力轴承要求镜板的平整度要大于0.03毫米，还要有一定的光洁度，推力瓦要求与镜板研磨接触，要求每一平方厘米Z少有两到三个接触点，要求八块瓦在同一平面上，当机器运行时推力瓦面上铺成一层均匀的油性薄膜，这样可以使所有推力瓦的受力保持分布均匀。汽轮机运行时的推力瓦温度升高范围不应该超过5度，通常为一到三度。在实际的应用中，由于各方面的原因，常常会发生几块瓦或瓦面某些区域受力过大导致受力不均匀问题，进而导致推力瓦瓦温偏高，Z后导致部件发展为烧损影响设备运行。
2.1推力瓦安装受力不均匀
电机安装往往靠手感来调整推力瓦的受力情况，并且采用锤击的方法降低或升高螺栓，这样做随意性比较大，误差也较大，非常容易导致推力瓦静态受力不均匀。
2.2抗重螺栓支承问题
如果承载重力的螺栓的支撑部位刚度不相等的话，在运行过程中，由于负载逐渐增大，支撑能力小的推力瓦可能受到大的重力，而支撑能力大的推力瓦可能受到的重力小，此外，支撑部位的抗重螺栓的松动也会引起推力瓦受力不均匀问题。
2.3镜板表面不平
推力瓦与镜板单个部件组装在一起后，由于连接螺丝太长，将镜板表面顶的凸出起来，螺栓的拧紧拉力增大。
2.4推力瓦力变形与热变形影响
安装时，推力瓦要经过研磨刮削弄成平面。此时如果推力瓦块刚度不够，运行后可能在周围产生一定的挠度，因为底部抗重螺栓集中力的作用，中部相对凸起。其次，运行时轴瓦的温度会升高推力瓦会膨胀，瓦面的温度特别是中部的温度将高于钢坯，钢坯膨胀较小，瓦面膨胀较大，将会造成推力瓦变形。推力瓦的发热变形程度随转动速度的增大而增大，等到瓦面中部凸起的时候，压力将会进一步的加大，这一区域Z容易磨损、烧熔。
所以瓦面不均匀、镜板组合面不平整，都将导致镜板表面变形。
2.2抗重螺栓支承问题
如果承载重力的螺栓的支撑部位刚度不相等的话，在运行过程中，由于负载逐渐增大，支撑能力小的推力瓦可能受到大的重力，而支撑能力大的推力瓦可能受到的重力小，此外，支撑部位的抗重螺栓的松动也会引起推力瓦受力不均匀问题。
2.3镜板表面不平
推力瓦与镜板单个部件组装在一起后，由于连接螺丝太长，将镜板表面顶的凸出起来，螺栓的拧紧拉力增大。
2.4推力瓦力变形与热变形影响
安装时，推力瓦要经过研磨刮削弄成平面。此时如果推力瓦块刚度不够，运行后可能在周围产生一定的挠度，因为底部抗重螺栓集中力的作用，中部相对凸起。其次，运行时轴瓦的温度会升高推力瓦会膨胀，瓦面的温度特别是中部的温度将高于钢坯，钢坯膨胀较小，瓦面膨胀较大，将会造成推力瓦变形。推力瓦的发热变形程度随转动速度的增大而增大，等到瓦面中部凸起的时候，压力将会进一步的加大，这一区域Z容易磨损、烧熔。
所以瓦面不均匀、镜板组合面不平整，都将导致镜板表面变形。
2.5导轴承间隙过大
作用于叶轮的横向水平力为不平衡力；因气隙不均匀，定子对转子产生的力、转动部件偏离转动中心的质量惯性离心力，这些都是作用于转动部件的横向力。机组的轴承起着稳定转子的作用。导轴承单边间隙为0.05-0.07毫米，下导轴承双边间隙约为0.02毫米，水泵导轴承双边间隙为0.05-0.07毫米，轴承磨损以后，间隙逐渐变大，间隙一般为上小下大。机组运行时，转动部分得横向力能够使轴线在间隙内偏移，镜板微微翘起，与推力瓦的平面不平行，就会导致推力瓦瓦面油膜不均匀，油膜的Z薄处荷载将增大，Z后造成推力瓦受力不均匀。
作用于叶轮的横向水平力为不平衡力；因气隙不均匀，定子对转子产生的力、转动部件偏离转动中心的质量惯性离心力，这些都是作用于转动部件的横向力。机组的轴承起着稳定转子的作用。导轴承单边间隙为0.05-0.07毫米，下导轴承双边间隙约为0.02毫米，水泵导轴承双边间隙为0.05-0.07毫米，轴承磨损以后，间隙逐渐变大，间隙一般为上小下大。机组运行时，转动部分得横向力能够使轴线在间隙内偏移，镜板微微翘起，与推力瓦的平面不平行，就会导致推力瓦瓦面油膜不均匀，油膜的Z薄处荷载将增大，Z后造成推力瓦受力不均匀。
3.推力瓦受力不均会产生怎样的后果
如果轴瓦承载面积相对偏小，推力轴承过载，比压过大，在这种情况下不能形成润滑时所需的油膜厚度，摩擦的热量和摩擦系数将会增大。在机组启动时，一方面快速闸门开的太迟或者难以开启的出水机组，推力轴承载的轴向水推力将是稳态荷载的两倍左右；水泵特别是轴流泵启动扬程应该为设计扬程1.6到2倍。其次，启动的初始阶段机组转速不快瓦面的润滑油膜很难一下子形成，虽然形成所用的时间不长，但在这段时间里也容易引起烧瓦，这种烧瓦一般在启动几分钟到十几分钟才会发现，同时拦污栅阻水严重或泵站进出水位差太大，也会引起轴承受力不均匀导致过载而烧损设备。
如果轴瓦承载面积相对偏小，推力轴承过载，比压过大，在这种情况下不能形成润滑时所需的油膜厚度，摩擦的热量和摩擦系数将会增大。在机组启动时，一方面快速闸门开的太迟或者难以开启的出水机组，推力轴承载的轴向水推力将是稳态荷载的两倍左右；水泵特别是轴流泵启动扬程应该为设计扬程1.6到2倍。其次，启动的初始阶段机组转速不快瓦面的润滑油膜很难一下子形成，虽然形成所用的时间不长，但在这段时间里也容易引起烧瓦，这种烧瓦一般在启动几分钟到十几分钟才会发现，同时拦污栅阻水严重或泵站进出水位差太大，也会引起轴承受力不均匀导致过载而烧损设备。
4.实例说明分析推力瓦受力不均机组运行中造成的后果
某公司的汽轮发电机组在运行过程中先后出现了个别推力瓦受力不均匀问题，进而导致推力瓦温高升高，为了控制工作瓦温度不超允许值，不得不限制负荷运行。
随后经过认真分析，发现推力瓦块的推力轴承受力均匀性差以及推力瓦本身的摇摆度不够是温度偏高的主要原因。
2014年7月，磨机主控监控显示磨机推力瓦温度高报警；检查排查发现，减速机推力瓦油池油温超过正常值50℃，达到68℃；进一步排查为因推力瓦受力不均，导致机座密封处泄漏出的热风而影响，从而传递给推力瓦致其温度上升；但担心推力瓦在68℃的油环境温度中运行，推力瓦浇注合金耐磨层会熔融；因系统生产关系未停机检查；注意观察油温；2015年6月，磨机主控监控显示磨机推力瓦温度高报警；检查稀油站供油系统，油温68℃，油压0.4MPa；油站内滤网较脏、杂质较多；检查发现减速机传动盘上部温度120℃，磨室底部93℃，初步判定减速机推力瓦损坏；由于检修队伍及生产组织协调关系，无法及时停机检查，厂部安排观察运行，在运行期间瓦槽温度Z高68℃，停运检查期间瓦槽温度Z高77℃，判定减速机推力瓦严重损坏；停机待检修。
某公司的汽轮发电机组在运行过程中先后出现了个别推力瓦受力不均匀问题，进而导致推力瓦温高升高，为了控制工作瓦温度不超允许值，不得不限制负荷运行。
随后经过认真分析，发现推力瓦块的推力轴承受力均匀性差以及推力瓦本身的摇摆度不够是温度偏高的主要原因。
2014年7月，磨机主控监控显示磨机推力瓦温度高报警；检查排查发现，减速机推力瓦油池油温超过正常值50℃，达到68℃；进一步排查为因推力瓦受力不均，导致机座密封处泄漏出的热风而影响，从而传递给推力瓦致其温度上升；但担心推力瓦在68℃的油环境温度中运行，推力瓦浇注合金耐磨层会熔融；因系统生产关系未停机检查；注意观察油温；2015年6月，磨机主控监控显示磨机推力瓦温度高报警；检查稀油站供油系统，油温68℃，油压0.4MPa；油站内滤网较脏、杂质较多；检查发现减速机传动盘上部温度120℃，磨室底部93℃，初步判定减速机推力瓦损坏；由于检修队伍及生产组织协调关系，无法及时停机检查，厂部安排观察运行，在运行期间瓦槽温度Z高68℃，停运检查期间瓦槽温度Z高77℃，判定减速机推力瓦严重损坏；停机待检修。
5.有效解决和处理推力瓦受力不均的措施
（1）在电机的设计和选型的时候应该充分的考虑到推力轴承承受的Z大负载重量，Z大荷载系数Z好不要超过0.8，推力轴承结构应该合理并要具有足够的刚硬程度。
（2）所用的润滑油要定期检验，检测其粘度和油质是否符合具体要求。
（3）冷却器要有足够的导热面，设计时应考虑到管内泥沙的淤积对减小过流断面冷却能力的影响。必要时应对冷却水供水作澄清处理，避免泥沙淤积，以保证冷却水有一定的流速。推力瓦外侧的正上方应设置冷却器，必要时还应设置隔板，这样可以增大对流换热的系数。
（4）避免推力轴承过载，以免机组在超高扬程下运行，使机组振动加剧。力求使机组启动扬程减小，缩短机组启动的时间。
（1）在电机的设计和选型的时候应该充分的考虑到推力轴承承受的Z大负载重量，Z大荷载系数Z好不要超过0.8，推力轴承结构应该合理并要具有足够的刚硬程度。
（2）所用的润滑油要定期检验，检测其粘度和油质是否符合具体要求。
（3）冷却器要有足够的导热面，设计时应考虑到管内泥沙的淤积对减小过流断面冷却能力的影响。必要时应对冷却水供水作澄清处理，避免泥沙淤积，以保证冷却水有一定的流速。推力瓦外侧的正上方应设置冷却器，必要时还应设置隔板，这样可以增大对流换热的系数。
（4）避免推力轴承过载，以免机组在超高扬程下运行，使机组振动加剧。力求使机组启动扬程减小，缩短机组启动的时间。
