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 范壽孝，吳軍令，武中德

 （水力發(fā)電設(shè)備國家重點實驗室，哈爾濱150040）

[摘要]  可傾瓦徑向軸承將會在大型臥式水輪發(fā)電機中得到廣泛應用。利用可傾瓦徑向軸承試驗臺對所開發(fā)的大型臥式水輪發(fā)電機組可傾瓦徑向軸承進行了尺寸1：1的工況模擬試驗：通過分析試驗數(shù)據(jù)，對所開發(fā)軸承結(jié)構(gòu)的性能有全面認識。所開發(fā)的可傾瓦徑向軸承滿足大型臥式水輪發(fā)電機的運行要求，保證了機組運行的可靠性。

[關(guān)鍵詞]  可傾瓦徑向軸承；水輪發(fā)電機；試驗研究

[中圖分類號] TM312  [文章編號]1000-3983(2016)03-0006-03

0  引言

 隨著臥式水輪發(fā)電機的容量增大，徑向軸承的負荷、尺寸、軸承比壓也隨之增大，使其制造、安裝調(diào)整、檢修的難度增大。因此50MW以上的兩支點結(jié)構(gòu)臥式水輪發(fā)電機不宜再使用圓柱瓦徑向軸承�？蓛A瓦徑向軸承不受尺寸限制并且安裝調(diào)試方便，將會在大型臥式水輪發(fā)電機的重載徑向軸承中得到廣泛應用。另外，可傾瓦徑向軸承在潮汐發(fā)電機組，水泵，汽輪發(fā)電機組等大型臥式旋轉(zhuǎn)設(shè)備中也有著廣闊的應用前景。

1軸承方案

 軸承基本設(shè)計參數(shù)見表1，其結(jié)構(gòu)方案如圖1所示。

 試驗軸承由6塊瓦組成，轉(zhuǎn)子下方的4塊瓦為主要承載瓦，位置上為對稱分布。理想載荷作用點為兩瓦間。上面兩塊瓦間隔900分布，主要起著限制大軸位置的作用。下方4塊瓦配有高壓油頂起系統(tǒng)。

2可傾瓦徑向軸承試驗臺

  為了對開發(fā)的軸承進行全尺寸模擬試驗，研制了一臺大型可傾瓦徑向軸承試驗臺。其技術(shù)參數(shù)及要求如下：

 (1)試驗臺最高轉(zhuǎn)速200r/min，且可實現(xiàn)0～200r/min范圍內(nèi)的任意轉(zhuǎn)速下運行；

 (2)試驗臺額定試驗負荷為200t，且可實現(xiàn)0～200t范圍內(nèi)的任意負荷的試驗；

 (3)能實現(xiàn)試驗軸承各潤滑性能參數(shù)的測試；

 (4)能實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)的在線監(jiān)測。

 可傾瓦徑向軸承試驗臺由試驗臺機械及動力系統(tǒng)、潤滑冷卻系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、試驗軸承高壓油頂起系統(tǒng)、測試控制系統(tǒng)等組成，主要模擬被試軸承在不同轉(zhuǎn)速、載荷、潤滑條件下的運行狀況。該試驗臺的測控系統(tǒng)可控制試驗臺各系統(tǒng)的起閉及運行，實時監(jiān)測試驗臺的運行工況并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時在線采集與處理。試驗臺整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3可傾瓦徑向軸承試驗

3.1測試內(nèi)容及方法

 (1)利用安裝在軸端部的光電編碼器測量試驗臺實際運行轉(zhuǎn)速。

 (2)用埋裝在試驗軸承進油、排油管路中的PT100溫度傳感器作為測量元件，通過HP34980數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量循環(huán)油的進油、排油溫度。

 (3)在潤滑油進入試驗軸承前的管路上安裝標準壓力表測量循環(huán)油壓力。

 (4)在潤滑油進、出試驗軸承的管路上安裝渦輪流量計測量循環(huán)油流量。

 (5)利用安裝在加載系統(tǒng)中的壓力變送器測量加載液壓缸的壓力，通過換算得到試驗載荷。

 (6)通過在各工況下測得的試驗軸承進、排油溫度及流量，利用熱平衡法計算出軸承損耗。

 (7)用PT100溫度傳感器作為測量元件，通過HP34980數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量瓦溫。根據(jù)電站運行監(jiān)測要求，在每個瓦上都安裝1個溫度傳感器監(jiān)測瓦的運行狀況。在3號瓦的瓦面和低于瓦面30mm的位置安裝兩層溫度傳感器測試瓦面溫度。

 (8)在滑轉(zhuǎn)子外表面上沿軸向均勻安裝位移傳感器，以測量油膜厚度�？蓽y量多個瓦面的油膜厚度分布。

3.2試驗數(shù)據(jù)分析

 主要進行了靜止狀態(tài)和起停瞬間的高壓油頂起測試、低速運行開啟高壓油頂起試驗及變化運行轉(zhuǎn)速的工況試驗等。

 (1)高壓油頂起試驗

  在靜止狀態(tài)和起停瞬間分別對高壓油頂起進行測試。測得結(jié)果如表2所示。高壓油頂起滿足運行要求。

(2)瓦溫運行監(jiān)測

各工況的瓦溫監(jiān)測見表3。數(shù)據(jù)顯示各工況運行條件下，3號、4號瓦溫最高，承載較大。轉(zhuǎn)子上方的兩瓦溫度與循環(huán)油溫度類似，說明其承載較小，主要起到限制約束的作用。

  (3)潤滑性能試驗

  試驗數(shù)據(jù)表4及圖3、4表明，隨著轉(zhuǎn)速增加，油膜功耗及轉(zhuǎn)子攪拌損耗均增大，導致潤滑油溫升提高和軸承損耗增加。而線速度增大有利于動壓潤滑油膜的形成，致使最小油膜厚度增加。因此，在損耗和溫升允許的條件下，適當增加轉(zhuǎn)速，有利于提高軸承的運行特性。

3.3計算與試驗結(jié)果對比

 轉(zhuǎn)速為75r/min。負荷200t額定工況時，計算結(jié)果與試驗結(jié)果對比見表5。試驗結(jié)果和計算結(jié)果基本一致。

4結(jié)論

 (1)高壓油頂起系統(tǒng)的設(shè)計滿足機組起停、低速運行的要求。

 (2)實測數(shù)據(jù)顯示，最下面兩塊瓦承載較大，轉(zhuǎn)子上方的兩塊瓦承載很小。在損耗和溫升允許的情況下，適當增加轉(zhuǎn)速，有利于提高軸承的運行特性。

 (3)軸承計算結(jié)果與測試結(jié)果一致。

 (4)試驗結(jié)果表明，該軸承結(jié)構(gòu)滿足大型臥式機組的運行要求。