電力工程師職稱范文淺談水電站發(fā)電機(jī)組軸承

　　摘要：面向農(nóng)村中小水電站運(yùn)行值班及維修人員簡(jiǎn)介滾動(dòng)軸承及滑動(dòng)軸承區(qū)別，滑動(dòng)軸承的工作原理及其刮削裝配技術(shù)要求，刮削方法?？蓭椭鶎泳S修人員了解及掌握中小水電站發(fā)電機(jī)軸承檢修要領(lǐng)，引導(dǎo)其進(jìn)一步專研滑動(dòng)軸承檢修技術(shù)。同時(shí)建議缺乏專業(yè)機(jī)械維修力量的農(nóng)村中小型發(fā)電站就近聘請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員(鉗工)進(jìn)行機(jī)組軸承維修，這是提高維修效果、節(jié)省開支的一個(gè)方法。

　　關(guān)鍵詞：滑動(dòng)軸承,軸承合金,刮削,小水電機(jī)組檢修

　　引言：中小水電站多地處偏遠(yuǎn)，運(yùn)作值守人員的文化素質(zhì)和技術(shù)水平相對(duì)比較底下，其管理也普遍不高。對(duì)于運(yùn)行溫度偏高的水輪機(jī)軸承，由于檢修水平有限，往往只能采用降低負(fù)荷的方法“帶病”運(yùn)行，水資源不能充分利用，潤(rùn)滑油因溫度過高加速惡化增加換油費(fèi)用，同時(shí)極易造成軸承更嚴(yán)重的損壞，影響了小水電站效益的發(fā)揮。

　　水電站發(fā)電機(jī)組有軸承。軸承的作用：一是為支撐軸并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度;二是為減少摩擦和磨損。

　　軸承可以分為滾動(dòng)和滑動(dòng)軸承兩大類。滾動(dòng)、滑動(dòng)軸承區(qū)別首先在結(jié)構(gòu)上，滾動(dòng)軸承是靠滾動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)來支撐轉(zhuǎn)動(dòng)軸，因而接觸部分是一個(gè)點(diǎn)(對(duì)于圓柱滾子是一條線)，滾動(dòng)體越多，接觸點(diǎn)越多?；瑒?dòng)軸承是靠平滑的面支撐轉(zhuǎn)動(dòng)軸，接觸部分是一個(gè)面;其次在運(yùn)動(dòng)方式上，滾動(dòng)軸承運(yùn)動(dòng)方式是滾動(dòng)，滑動(dòng)軸承運(yùn)動(dòng)方式是滑動(dòng)，運(yùn)動(dòng)形勢(shì)是不同的。

　　日常生活最常見的軸承由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體(鋼珠或圓柱滾子)、滾動(dòng)體保持架組成。這類軸承，屬于滾動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小，啟動(dòng)靈敏、潤(rùn)滑簡(jiǎn)便、易更換等優(yōu)點(diǎn)，因而在車輛、電動(dòng)機(jī)等一般機(jī)器中獲得廣泛應(yīng)用。但在高速、高精度、重載、要求壽命長(zhǎng)等場(chǎng)合下，滑動(dòng)軸承就顯出它的優(yōu)異性，滑動(dòng)軸承工作平穩(wěn)、可靠、無噪聲。在液體潤(rùn)滑條件下，滑動(dòng)表面被潤(rùn)滑油分開而不發(fā)生直接接觸，從而大大減少摩擦和表面磨損，油膜還具有一定的吸振能力。所以在汽輪機(jī)、大型電機(jī)中多采用滑動(dòng)軸承。農(nóng)村中小水電站發(fā)電機(jī)軸承多為滑動(dòng)軸承。

　　電站運(yùn)行要求值班員密切注意運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)軸承潤(rùn)滑油(透平油)的油質(zhì)、油位和軸承溫度、轉(zhuǎn)速以及冷卻水的狀況。這是由滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理所決定的。

　　滑動(dòng)軸承是利用潤(rùn)滑油的粘性和軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把潤(rùn)滑油帶進(jìn)軸和軸承孔間的(楔形)空隙，形成幾十微米厚的壓力油膜，將大軸托起，避免了軸和軸承支座(導(dǎo)軸瓦)的“干摩擦”，使發(fā)電機(jī)組得以長(zhǎng)期且高速的運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　這種借助相對(duì)運(yùn)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng))在軸承間隙中形成的壓力油膜稱為“動(dòng)壓油膜”。為了形成動(dòng)壓油膜，維持機(jī)組的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，在軸承的機(jī)械結(jié)構(gòu)中必須有一些特殊的設(shè)計(jì)。如工作表面間必須有楔形間隙、可靠的供油機(jī)構(gòu)，另外還需要轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑油粘度、軸承間隙三者之間有恰當(dāng)?shù)呐浜稀?/p>

　　因?yàn)檗D(zhuǎn)速過低不利于動(dòng)壓油膜的形成，所以一般規(guī)定轉(zhuǎn)速降至額定轉(zhuǎn)速35%時(shí)，需投入制動(dòng)(剎車)。目的就是為了避免機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間在低速區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)，潤(rùn)滑不良而損壞軸承。

　　為了減少摩擦還需要選擇適當(dāng)?shù)牟牧现谱鬏S瓦。材料有多樣，包括橡膠、塑料、耐磨鑄鐵、銅基(鋁基)合金、巴氏合金等等多種。其中以巴氏合金性能為優(yōu)，較為常用。

　　軸承合金(又稱巴氏合金)有錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金兩大類。巴氏合金具有摩擦系數(shù)小，對(duì)油的吸附性強(qiáng)，易跑合等優(yōu)點(diǎn)。但價(jià)格較貴且機(jī)械強(qiáng)度較差，因此只能澆鑄在鋼、鑄鐵上配合使用。一般常見的是雙層金屬的軸瓦，即將軸承合金澆鑄或壓合在鋼、鑄鐵之上，使兩種金屬性能取長(zhǎng)補(bǔ)短——軸承合金柔軟但摩擦系數(shù)小，鋼和鑄鐵有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、硬度。

　　巴氏合金在110℃開始軟化，為了安全，在設(shè)計(jì)、運(yùn)行中常將溫度控制得比110℃低30—40℃。比如，設(shè)定機(jī)組軸承65℃時(shí)報(bào)警，70℃時(shí)自動(dòng)保護(hù)跳閘。

　　巴氏合金硬度較低，運(yùn)行中能承受的壓強(qiáng)(許用壓強(qiáng))也較低。實(shí)踐證明，運(yùn)行中的軸承發(fā)熱升溫的主要原因可以粗略地歸結(jié)于軸瓦所受壓強(qiáng)p和轉(zhuǎn)速v這兩個(gè)因素。用p×v表示軸承發(fā)熱的原因，p×v值越大，軸承溫升越高。因此新裝配或大修的軸承必須經(jīng)過仔細(xì)研刮(刮瓦)，提高軸瓦工作面精度，使導(dǎo)軸瓦與軸頸(徑向)、軸瓦與推力盤(軸向)充分接觸。這是減少軸瓦壓強(qiáng)、使軸承摩擦面間保持有壓力油膜，從而降低軸承運(yùn)行溫度的必要措施。

　　比如：國(guó)標(biāo)《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定：

　　臥式水輪機(jī)組推力瓦研刮，接觸面積應(yīng)達(dá)75%，每平方厘米應(yīng)有1～3個(gè)接觸點(diǎn)。下導(dǎo)軸瓦與軸頸沿軸瓦長(zhǎng)度應(yīng)全部均勻接觸，每平方厘米應(yīng)有1～3個(gè)接觸點(diǎn)。

　　某站機(jī)組《使用說明書》規(guī)定：軸瓦在安裝前，必須進(jìn)行仔細(xì)的人工研刮，推力瓦每平方厘米必須有4～5個(gè)接觸點(diǎn)，導(dǎo)軸瓦與主軸接觸面必須有3～4個(gè)接觸點(diǎn).

　　可以看到“國(guó)標(biāo)”及各技術(shù)資料都對(duì)“刮瓦”做了明確的規(guī)定，要求不盡相同，無非精益求精。接觸點(diǎn)愈多、愈細(xì)、愈均勻，表示滑動(dòng)軸承刮研得愈好。一般來說，接觸點(diǎn)愈細(xì)密愈多，刮研難度愈大，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)滑動(dòng)軸承的性能和工作條件來確定刮研要求。

　　但在實(shí)際修配中，小電站運(yùn)行值守及檢修人員中具備專業(yè)機(jī)械知識(shí)、具備專業(yè)機(jī)械修配鉗工技能的畢竟很少，由于認(rèn)知水平和技術(shù)水平的局限，軸瓦的研刮精度往往還沒達(dá)到上述要求，就安裝運(yùn)行，這樣就會(huì)造成軸承運(yùn)行溫度偏高。因?yàn)椴坏靡I(lǐng)，盡管檢修中反復(fù)裝配，耗時(shí)耗力，仍難達(dá)到預(yù)期效果，使機(jī)組保持在理想運(yùn)行狀態(tài)，溫度還是偏高。溫度過高勢(shì)必加速透平油的惡化，油質(zhì)惡化潤(rùn)滑效果必然下降，造成惡性循環(huán)。為了透平油的使用壽命，溫度最好控制在45℃左右，裝配精良的軸承是可以達(dá)到這個(gè)溫度要求的。

　　巴氏合金是硬度相對(duì)較低的金屬，其鏟刮加工的勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較低，軸瓦的面積也不大，只要方法得當(dāng)，耐心施工，應(yīng)當(dāng)能夠達(dá)到技術(shù)規(guī)范所要求的效果。

　　刮瓦(即刮削、鏟刮)一般要經(jīng)過粗刮、細(xì)刮、精刮、刮花紋等幾個(gè)過程，粗刮要求整個(gè)刮削面連續(xù)推鏟，刀跡連成長(zhǎng)片。針對(duì)粗刮出現(xiàn)的四周高、中間低的現(xiàn)象，須四周多刮幾次，每刮一遍應(yīng)轉(zhuǎn)30—45°的角度，直至每25mm×25mm有4—6個(gè)點(diǎn);細(xì)刮要求刀跡寬而短，每刮一遍要換45°方向再刮第二遍，在整個(gè)刮削面上達(dá)到每25mm×25mm有12-—25個(gè)點(diǎn)，結(jié)束細(xì)刮;等等，各步驟各有操作要領(lǐng)，《機(jī)械鉗工手冊(cè)》這類書籍都有詳盡的指導(dǎo)。限于篇幅，在此不做贅述。

　　刮削有專門的工具，平面刮削(推力瓦)應(yīng)用“平面刮刀”，常見的三菱刮刀屬于“曲面刮刀”，適合刮上下導(dǎo)瓦。選用適合的刀具，將刀頭磨成適合的形狀，可以事半功倍，效率更高，效果更好。

　　機(jī)床等精密機(jī)械設(shè)備組裝生產(chǎn)過程中，離不開“鏟刮”這一精密加工工序，所以在各類機(jī)床廠或機(jī)械行業(yè)實(shí)力較強(qiáng)的地區(qū)(如我區(qū)的桂林市、柳州市)都有經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)鏟刮鉗工、裝配鉗工及技術(shù)人員。農(nóng)村中小型發(fā)電機(jī)組滑動(dòng)軸承機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，軸承合金硬度小、工作面積也較小，完成這類機(jī)組滑動(dòng)軸承的鏟刮及裝配，對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)鏟刮鉗工、裝配鉗工及技術(shù)人員而言是相對(duì)簡(jiǎn)單的任務(wù)。缺乏專業(yè)機(jī)械維修力量的農(nóng)村中小型發(fā)電站就近聘請(qǐng)這些專業(yè)人員進(jìn)行機(jī)組軸承維修，按件計(jì)酬，不失為提高維修效果、節(jié)省開支的一個(gè)方法。

　　以上所指巴氏合金滑動(dòng)軸承在汽輪機(jī)、大型電機(jī)中也有廣泛的應(yīng)用。一些小型發(fā)電機(jī)也有直接使用滾動(dòng)軸承的。在一些立式機(jī)組中還有使用橡膠(尼龍)軸瓦的，直接用清水潤(rùn)滑和冷卻，橡膠(尼龍)水潤(rùn)滑軸承的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、安裝檢修更方便。

　　結(jié)論：了解滑動(dòng)軸承的基本工作原理，可提高小水電運(yùn)行值守人員及檢修人員認(rèn)知水平，認(rèn)識(shí)發(fā)電機(jī)組開關(guān)機(jī)倒閘操作每一步驟的意義，進(jìn)而嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范。掌握滑動(dòng)軸承基本刮削知識(shí)，并在檢修中實(shí)踐，非專業(yè)鉗工也能逐步提高技能水平，直至成為“行家”。機(jī)組操作正確規(guī)范，檢修工作及時(shí)且合格、才能保障小水電站機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。