水輪發電機組推力軸承應用巴氏合金瓦已成功地運用了多年，隨著機組容量的加大，推力軸承的負荷也越來越大，象三峽機組6000t級推力軸承，采納普通構造的巴氏合金瓦推力軸承，抵達或超越了巴氏合金瓦推力軸承的應用極限。為理處置國產鎢金瓦推力軸承在一些電站運行中的缺欠，特別是處置三峽機組推力軸承國產化的問題，從1989年開端，國內開展了彈性金屬塑料瓦的研制，1990年8月，第一套100t級彈性金屬塑料瓦投人運行，此后相繼研制出700t級、1800t級、3000t級的塑料瓦，均獲得了比較稱心的成效。1997年研制成功三峽彈性金屬塑料瓦推力軸承。先后在數十家電站的水輪發電機組中使用了這種軸承，運行狀況普遍良好。近年來彈性金屬塑料瓦在水輪發電機組導軸承和臥式機組徑向軸承中也得到了應用。

　　1彈性金屬塑料瓦推力軸承的長處塑料瓦推力軸承的長處與瓦面材料的機械特性和物理特性親密相關，主要起因在于以下幾個方面：第一，瓦面材料的絕熱性使瓦體溫度散布相對均勻，軸瓦熱變形較小。第二，瓦面復合材料在散布壓力下的壓縮變形，對軸瓦的熱變形可以產生適當的補償。

　　第三，塑料瓦面的變形合理，在雷同工況下，塑料瓦推力軸承的承載才干比巴氏合金瓦的大。第四，由于塑料瓦的自光滑性能好，其許用最小油膜厚度比巴氏合金瓦的小。

　　依據水輪發電機組塑料瓦推力軸承的運行和試驗經歷，與巴氏合金瓦相比，有以下長處：裝置、檢修簡略，不需刮研瓦。

　　許用單位壓力高，使得其許用單位壓力可達6.0MPa，已運行的機組中，最大已達6.33MPa（白山4號機）。

　　不須要高壓油頂起系統，可以滴油光滑盤車，并允許熱啟動。

　　允許冷卻水意外斷水工夫長，一般為15min，最長做過2h試驗（石泉電廠）。

　　~15%額定轉速（均勻線速度1.8~2m/S）下，加閘停機，減少了閘的磨損程度及其污染。

　　能在光滑油中進水5%狀況下正常運行（運行工夫不超越4h）。當有雜質進人時能產生包容，減少磨損和延緩事故發作。

　　有絕緣作用，使軸承和軸之間堅持絕緣。

　　彈性金屬塑料瓦除了在水輪發電機組推力軸承上應用外，還應用在水輪發電機組導軸承；火電站的鍋爐空氣預熱器旋轉裝置軸承、大型球磨設施的導軸承和托輪軸承及循環滎電機推力軸承和導軸承等；陶瓷廠大型球磨設施導軸承和托輪軸承；大型栗站的水栗電機推力軸承和導軸承；水泥廠托輪軸承；大型礦山設施采掘機械軸承等大型設施的滑動軸承上。

　　2彈性金屬塑料瓦推力軸承熱彈流光滑性能剖析瓦面油膜的不等溫、不等壓性和瓦及鏡板的熱彈變形是大型水輪發電機推力軸承的運行特點。油膜溫度、油膜壓力及油膜厚度可充分體現推力軸承性能的優劣，而這3個重要參數取決于負荷、轉速、瓦面人油溫度、油粘度、瓦尺寸大小、幾何形狀、鏡板工作面的平面度、瓦面及鏡板面的熱彈變形等。一般可通過聯立求解光滑油膜的動壓（雷諾方程）、熱能量、粘度-溫庹、油膜厚度等方程及瓦和鏡板的熱傳導、熱彈變形等方程來迭代求解出推力軸承的性能參數，進而描繪其光滑過程的特征。由于塑料瓦面可能存在（瓦面）滑移現象，對塑料瓦軸承性能停止數值求解過程中，與巴氏合金瓦軸承性能的數值求解相比，僅在雷諾方程上有不同的思考。對推力軸承和鏡板推力頭的熱彈變形也要停止全面思考。

　　由于光滑油是一種極性分子，與金屬外表可以形成較強的吸附層，經典雷諾方程就是以這種無滑移邊境條件如果建設的，但關于彈性金屬塑料瓦推力軸承，氟塑料的外表能很低，對光滑油的吸附作用較小，在一定條件下，光滑油膜在塑料瓦外表可能產生滑移。對彈性金屬塑料瓦推力軸承的熱彈流剖析就要思考到這種影響。

　　計人滑移影響的油膜速度邊境條件：壓力，"為油膜粘度，cy為鏡板旋轉角速度，V為徑向壓力滑移因子，為周向壓力滑移因子，為周向剪切滑移因子。

　　柱坐標模式的運動方程和間斷方程別離為：對方程組（3）的前兩式停止z向積分并計人油膜速度邊境條件，停止推力軸承和鏡板推力頭的熱彈變形計算，所得計算結果的準確性較高且不受軸承構造和鏡板推力頭的構造限制。

　　推力軸承三維熱彈變形剖析，瓦面溫度按油膜溫度散布輸人，瓦面力載荷按油膜壓力散布輸人，其它各面按對流換熱邊境停止計算，推力瓦和托瓦間為三維接觸外表，依據支承構造加相應的鉸支約束，限制住瓦的剛體位移。

　　u）推力軸承的熱彈變形計算（b）鏡板推力頭的熱彈變形計算塑料瓦推力軸承和鏡板熱彈變形計算思考到鏡板推力頭構造和受力周期對稱的特點，取其瓦塊數Z的倒數為三維熱彈變形剖析模型。依據鏡板溫度的丈量結果，發現對油膜溫度散布經適當處置后可表征鏡板面的溫度散布。鏡板面的力載荷按油膜壓力散布輸人，并計人鏡板推力頭的重力和離心力。其它各面按對流換熱邊境條件停止計算，推力頭和鏡板接合面為三維接觸外表，依據鏡板推力頭的詳細構造加相應的鉸支約束，限制住鏡板推力頭的剛體位移。

　　所示的彈性金屬塑料瓦推力軸承為雙托盤支承構造，在較高的負荷下可呈現瓦面整體為凸形。但在瓦的中部微凹，這是由于其復合層的壓縮模量較小所致。塑料瓦面的進、出油邊均有楔形坡口，有利于啟動時進油和調整瓦面形狀。鏡板面的變形沿徑向下凸，沿周向上凹，即沿周向為波浪形。鏡板在力載荷作用下，周向變形的高點處在瓦上，低點處在瓦間，徑向變形在外徑側上翹；鏡板在溫度載荷作用下，周向由于恒溫而不產生變形3徑向變形為下凸，鏡板面的綜合變形為徑向下凸，外徑側上翹，沿周向為波浪形。

　　鏡板面的徑向傾斜簡直可以和瓦面的徑向傾斜相對消，這是因為油膜上產生的壓力與推力瓦支承產生的力矩為了抵達均衡使推力瓦自動傾斜所形成的。另外，塑料瓦面的凹變形可以對消鏡板面的徑向凸變形，這也是彈性金屬塑料瓦推力軸承進步承載才干的主要方面之一。

　　（3）彈性金屬塑料瓦的滑移影響彈性金屬塑料瓦面的剪切滑移和壓力滑移使得軸承的承載才干略有降低，而在理論中彈性金屬塑料瓦較相應的巴氏合金瓦的承載才干高。這歸因于彈性金屬復合層在推力軸承上表現出的優異性能。換言之，彈性金屬塑料瓦的瓦面整體變形比巴氏合金瓦的整體變形更合理，油膜厚度散布更均勻，最小油膜厚度增大，滑移對軸承性獻的影響小于瓦面的整體變形對軸承性能的影響。

　　3彈性金屬塑料瓦推力軸承的設計彈性金屬塑料瓦推力軸承的一般運行條件為單位壓力不大于7.0MPa，均勻線速度不大于40m/s，機組啟動時軸承油槽內油溫度不低于5T，運行時熱油溫度不超越50*.三峽彈性金屬塑料瓦試驗推力軸承在電站應用的塑料瓦，以摩擦面材料的類型大致分為兩類，即純聚四氟乙稀材料和有添加劑的聚四氟乙稀材料。無論哪種材料，在構造上均大致雷同，即在摩擦材料和金屬瓦基之間是一層繞簧狀的青銅絲，這種材料被稱為彈性金屬層，其作用是連貫塑料材料和金屬瓦基并改善塑料層的物理性能。

　　因材料不同，在制造工藝上有一定的區別，有添加劑的塑料瓦面材料的加工是將塑料及添加劑粉末按要求壓縮成型，而后在加熱爐停止氣體愛護加熱燒結，最后與金屬瓦基停止釬焊及外表加工。這種彈性金屬塑料瓦面為灰色（）。純聚四氟乙稀材料的塑料瓦一般制造工藝是用聚四氟乙稀材料與繞簧狀銅絲層、金屬瓦基停止加熱壓焊和燒結、加工外表的。這種彈性金屬塑料瓦面為白色。廢品瓦的彈性金屬塑料復合單位壓力較大，其復合層的壓縮模量相應選取較大值，這樣可使瓦面的熱彈變形控制在合理的范圍內。

　　從可以看到，含有添加劑的聚四氟乙烯比純聚四氟乙烯耐磨。關于頻繁啟動的調峰水輪發電機組，其推力軸承的瓦面材料選用含有添加劑的聚四氟乙烯為宜，可提篼推力軸承的使用壽命。其它機組的推力軸承，兩種瓦面均可選用，其制造本錢相差無幾。

　　含有添加劑的聚四氟乙烯的相對磨損率由于彈性金屬塑料瓦推力軸承的許用單位壓力高，與巴氏合金瓦相比；可以使用雷同大小的瓦基，但瓦面可以縮小一些。或者適當減小瓦基尺寸，以抵達減小瓦面的宗旨。這樣，即能利用彈性金屬塑料瓦的優異性能，又可降低本錢。

　　彈性金屬塑料瓦推力軸承的型面依據瓦面材質的不同而有所區別。試驗鉆研標明，白色瓦面的彈性金屬塑料復合層的壓縮模量相對較小，其型面的設計是否合理，尤為重要。由于水輪發電機組的轉子重量在機組啟動之前就由推力軸承承擔，相當于推力軸承存在預負荷，從可以看到，隨著兩次啟動工夫距離的加大，彈性金屬塑料瓦推力軸承在啟動時的靜摩擦系數增加，這主要是由于彈性金屬復合層的蠕變特性，使瓦面和鏡板面越來越趨于全面的接觸，接觸面之間的光滑油逐漸減少。在機組啟動時，瓦面不具備快速建設油膜的條件，很容易產惹事故。而灰色瓦面的彈性金屬塑料復合厚的壓縮模量相對較大，對型面的要求次之，某一大型電站的灰色瓦的彈性金屬塑料瓦推力軸承，未停止型面設計，而其運行正常。彈性金屬塑料瓦推力軸承的理想型面為曲面，由于其曲率十分小，機械加工比較艱難，所以其型面一般設計成梯形，關于單向運行的塑料瓦推力軸承，進油邊的斜邊比出油邊的斜邊大，可依據塑料瓦推力軸承的構造和工況，對其停止熱彈流光滑性能剖析，并作出較準確的設計。不論是白色瓦面，還是灰色瓦面，具有合理的型面，對塑料瓦推力軸承有利而無弊。彈性金屬塑料瓦推力軸承要具有一定的型面，就是要在機組啟動時，瓦面可以較快地建設油膜，并能適當調整瓦面形狀，充分發揮彈性金屬塑料瓦推力軸承所應具有o*礫班50的優異性能。

　　塑料瓦推力軸承摩擦罕、數與停機工夫的關系為了方便檢測瓦面的磨損狀況，在同一套瓦中的數塊瓦的瓦面出油一側，加工數個同心環溝槽，深度彈性金屬塑料瓦推力軸承的溫度監測，一般沿用巴氏合金瓦推力軸承的溫度監測辦法，在瓦基上裝置熱電阻，這樣所丈量的溫度與瓦面的實際溫度相差較大，由于塑料層的導熱性能很差，監測到的溫度比瓦面的實際溫度要低很多，一般為10~30K，且反饋滯后，不能代表推力軸承運行溫度的實際狀況。實驗丈量結果標明，瓦面溫度的最高區域在均勻半徑附近的出油邊一側。而瓦面壓力散布則是在瓦面的相應支承地位為高壓區，瓦面周邊壓力為零。這樣，在彈性金屬塑料瓦的出油邊一側，距瓦邊20~50mm的均勻半徑附近，軸向裝置小型溫度傳感器，傳感器探頭可在瓦面下0.2mm左右。這一地位是高溫區，且油膜壓力又低，不容易發作泄漏。采納半導體溫度傳感器，熱敏電阻或熱電阻，均可實如今線監測塑料瓦的最高溫度。傳感器裝置孔要采取適當的防漏措施。

　　4小結從1989年開端，國內停止彈性金屬塑料瓦推力軸承的研制，如今所研制成功的彈性金屬塑料瓦推力軸承，負荷從幾十噸到最大為6000t級。如今已有很多廠家可以消費。彈性金屬塑料瓦推力軸承也已在水電站等使用推力軸承的設施中遍布應用。

　　三峽彈性金屬塑料瓦推力軸承于1997年在哈爾濱大電機鉆研所研制成功，標記著彈性金屬塑料瓦推力軸承的鉆研、設計、制造等關鍵技術已趨于成熟。

　　如今正向彈性金屬塑料瓦導軸承和徑向軸承遍布推廣。彈性金屬塑料瓦的滑移現象有也已有所認識，進一步的鉆研將使彈性金屬塑料瓦技術更加完善。

　　彈性金屬塑料瓦推力軸承處置了水輪發電機向超大型化開展的難題，進步了水輪發電機組的平安牢靠性，降低了事故率。彈性金屬塑料瓦的研制成功，使滑動軸承技術呈現了一次大的飛躍。它的寬泛應用，必將產生宏大的經濟和社會效益。