彈性金屬塑料瓦在大型水電機組推力軸承中的試驗研究

2019-08-30 23:34:26 65
本文轉載自網絡,如有侵權,請聯絡刪除:  a.我國90年代初才開端研制開發,在1989-1993年期間,彈性金屬塑料軸瓦在映秀灣、白山、鹽鍋峽、八盤峽、大化、葛洲壩等水電站機組投人試運行和運行,推力由1MN級到30MN級上了四個等級,根本獲得了比較稱心的運行成效,國內其它電站的一些老機組也希望改造,逐漸由彈性金屬塑料瓦取代巴氏合金瓦。但是,由于彈塑瓦的瓦面材料為聚四氟乙烯塑料,其性能與原巴氏合金明顯不同,一些設計參數和性能指標須要鉆研和確定,在光滑實踐和制造技術等方面提出了很多新課題。目前,針對大型水電機組推力軸承應用彈塑瓦,已停止了一些光滑實踐鉆研,這些工作為彈塑瓦的應用提供了實踐領導。然而,在使用中有時也發作瓦溫偏高、甚至燒瓦的狀況。由于彈塑瓦的構造和工藝復雜,制造本錢較高,為了進步現場裝機運行的成功率,停止。氟塑料層厚一般為2~3mm,青銅絲為5mm左右,用以增大氟塑料復合層的彈性模量,減小總的變形值。氟塑料是無極性螺旋直鉸鏈型的聚四乙烯聚合物結晶體,白色、無毒、無味,耐熱250弋、不焚燒、不粘附、即使融化也不會與金屬枯附,它與鋼和巴氏合金的干摩擦系數別離為//=0.04-0.08和n=0.15~0.2,具有自光滑性,不受是否有光滑劑的影響,裝置時不需涂動物油亦能盤車,它酎物候性好,自然老化期長達數十年之久。彈塑瓦除具有巴氏合金瓦的一些長處外,因其復合構造的特點,它還具有強的抗環境才干(即使光滑油中混人水分和灰塵仍能正常工作)以及平衡負荷和嗯收振動的才干。但是,氟塑料是絕緣體,雖對軸電流起到良好的絕緣作用,但是導熱性能比鋼和巴氏合金低99.4%,使瓦面的熱量不容易傳散。

  (2)試驗條件模擬試驗在哈爾濱理工大學軸承。模擬試驗臺最大軸向推力為392kN,主軸最篼轉速為1700i/rain.綜合中、大型電站工作條件,模擬圓周速度選擇為15.3m/s,瓦面工作負荷壓力由3.0~8MPa變遷,別離測試瓦溫、油溫和電機拖動電功率,瓦溫以5、7、8處3點的均勻值表示。

  2模擬試驗結果及剖析(1)固定工況彈塑瓦的瓦溫是在固定圓周速度i>= 15.3m/s、負荷壓力p=5.4MPa的工況條件下,別離測得的巴氏合金瓦和彈性金屬塑料瓦在油槽水冷卻時的瓦溫隨工夫的變遷。由圖可見,大概在40min后,兩種瓦的瓦溫都處于穩定不變狀態,巴氏合金瓦的溫度穩定在51.8,彈性金屬塑料瓦則穩定在33.57,明顯比巴氏合金瓦溫低18.23.巴氏瓦和彈塑瓦的瓦溫油溫隨工夫的變遷(2)不同負荷壓力下拖動電機電功率拖動電機電功率反映了去掉空載時的損耗,近似于軸瓦負荷所產生的摩擦熱損耗。為在圓周速度u.=15.3m/s、負荷壓力由p=3.0~8MPa變遷時,拖動電機電功率隨負荷壓力的變遷。由圖可見,無論在低負荷壓力還是在高負荷壓力,彈塑瓦的電功率均低于巴氏瓦,并且負荷壓力越高差值越大,闡明使用彈塑瓦具有較低的摩擦熱損耗。當負荷壓力為6MPa時,巴氏瓦拖動電機電功率增加到65kW,而當負荷壓力為6.5MPa時,巴氏瓦的拖動電機電功率急劇增加到82kW;同時,巴氏瓦的瓦溫也迅速升高到80尤,不得不中斷試驗。然而,在彈塑瓦的試驗中,即使負荷壓力增加到8.0MPa,拖動電機電功率也沒有明顯增加。此外,從的彈塑瓦在圓周速度u=15.3m/s、負荷壓力P=8MPa試驗條件下所測得的瓦溫隨工夫的變遷發現,經過40min以后,瓦溫和油溫曲線根本是24一條穩定不變的水平線,彈性金屬塑料瓦的瓦溫為40.95.這標明彈塑瓦在較高的負荷壓力下仍能維持較好的工作性能,具有較低摩擦熱損耗。

  彈塑瓦的瓦溫和油溫隨工夫變遷剖析以上試驗結果,能夠得出在圓周線速度15.3m/S條件下,巴氏瓦的平安運行負荷不大于6MPi,而塑料瓦的平安運行負荷能夠抵達或高于8MPa,另外還發表彈塑瓦的瓦溫始終低于巴氏瓦的瓦溫,而使用彈塑瓦時油槽溫度卻略高于B氏瓦的油槽溫度,如所示。此外,從下面水電站真機試驗的結果簡直得到同樣的結論。為何會產生彈塑瓦的瓦溫偏低現象,這是一個值得深人鉆研的實踐問銓。依據經典雷諾方程建設的光滑實踐,在同樣的工作條件、瓦塊尺寸狀況下,兩種瓦塊工作中發熱量是雷同的,而彈塑瓦的瓦面材料為聚四氟乙烯,其導熱性很差,導熱系數為。24W/mK,比一般金屬小300多倍。在同樣發熱量條件下,彈塑瓦瓦面溫度應比巴氏瓦高,這與試驗結果相矛盾。這里引用近年來提出的邊境滑移實踐加以剖析。該實踐與經典光滑實踐的不同點在于,如果聚四氟乙烯與光滑油的界面存在滑移,滑移使得鏡板與彈塑瓦之間的光滑油的流量增大,從而對消或降低了因彈塑瓦瓦體熱傳導小而產生的油膜溫升,招致彈塑瓦瓦溫偏低。另外,從油槽溫度的測試結果也間接標明,在同樣水冷卻條件下,使用彈塑瓦導人油槽的光滑油溫度略高于巴氏瓦的油溫,闡明摩擦區較多的熱量被導出,使得彈塑瓦的油槽溫度略高。除此之外,從的拖動電機電功率測試結果可知,彈塑瓦具有較低的摩擦損耗,這是因為聚四氟乙烯材料外表能低、不粘附、摩擦系數低、具有自光滑性使得彈塑瓦具有較低的摩擦轉矩,產生較低的摩擦熱,招致瓦溫較低。

  3工業試驗及總結(1)工業試驗結果為考查彈塑瓦的應用成效,本文別離制造了幾套彈塑瓦停止裝機試驗。表1摘錄了幾個水電站將巴氏合金瓦改形成彈性金屬塑料瓦的實際運行性能記錄結果。由表1可見,無論在最低運行負荷3.2MPa,還是在最高運行負荷7.IMPa,彈性金屬塑料瓦的瓦溫比巴氏合金低12.6-22.9,這一真機試驗結果證實了試驗室模擬實驗的正確性。

  表1四電站彈性金塑料推力瓦工業試驗結果電站名稱映秀海白山鹽鍋峽八盤峽機組號3號卜5號7號1號發電機容童(跚)發電機型號水輪機型號推力負荷(kN)單位負荷(Mft)圓周速度巴氏瓦平溫巴氏瓦平削1溫(t)1料瓦均勻M(t)(2)彈性金屬塑料瓦應用總結依據上述試驗結果和彈塑瓦的應用經歷,彈塑瓦與傳統應用了近百年的巴氏合金瓦相比具有如下長處:裝置、檢修時瓦面不須要刮研;盤車時瓦面不必涂抹動物油脂;取消篼壓油頂起裝置;啟動時不受油箱內油的低溫限制;允許在停機以后再起動的熱工況起動;允許在10%額定轉速以下制動,以至于允許惰性停機;允許較長工夫不頂轉子起動;一經裝機以后,簡直不須要維修,縮短整機檢修工夫;簡化了開機程序,適應快速起動、停機,使電網調峰調壓更加機動靈敏。

  巴氏合金瓦改形成彈性金屬塑料瓦以后,不只實現了隨時起機停機、平安牢靠性高的目的,還使水電站有可能實現增容挖潛和十分狀況的適應才干。例如白山發電廠五臺300MW水輪發電機組,原巴氏推瓦負荷5.7MPa,經常因瓦溫高而被迫停機;改形成彈性金屬塑料瓦之后,只管負荷增大到7.IMPa,但瓦溫未增大,而且機組發電容量從300MW進步到330MW,相當于五臺機增容150MW,好像新建一座150MW的發電站,每年為電網提供調峰電力1.5-2八盤峽水電站只要1號機組是由巴氏合金瓦改為彈性金屬塑料瓦,2號國產機和3、4號瑞士進口機尚未改造。1995年8月中旬黃河上游洪水沖擊時,致使全副水冷系統不能正常工作,結果2、3、4號機因瓦溫過篼而被迫停機。只要1號機工作,塑料瓦溫僅升到47.5,―直運行到洪峰過去。

  4結論彈性金屬塑料瓦不只瓦溫和油溫較低,而且承載才干也超越了巴氏合金瓦,完全能夠替代巴氏合金瓦在大型水電機組中應用。應用中取消了篼壓油頂起裝置,具有不需研瓦,盤車時不必光滑油,停機后即能熱起動也能冷起動,允許低速制動和惰性停機等長處。由于彈塑瓦的耐高溫、耐磨和優良的電絕緣性,在其它軸承系統中也具有廣大的應用前景。

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