王豔紅
（湖南零陵發電設備有限公司）
分塊瓦式水導軸承與（yǔ）筒式（shì）水導軸（zhóu）承相比，具有以下特點：①軸瓦間隙調整靈活、方便；②瓦（wǎ）與軸的接觸（chù）麵小，瓦溫不易上（shàng）升，潤滑條件好；③適應頂（dǐng）蓋的能力較強，對頂蓋的剛度要求相對低些；④零部件較（jiào）輕，製造容易，安裝方便。隨著水電機（jī）組向高轉速、大容量方麵發展，可以預計，將會有越來越多（duō）的機組采用分塊瓦式水導軸承。但甩油和（hé）軸瓦間隙（xì）運行時增大，一直（zhí）是影響分塊瓦式軸承安全使用的兩大因素。本文通過分析軸承甩油與軸間隙運行過程中增（zēng）大的原因，尋求解決的方（fāng）法，以求通（tōng）過努力，保證軸承的安全運行。
1 甩油
機組運行時，水導軸承中（zhōng）的油或油霧跑出軸承油槽的現象（xiàng），稱為軸承甩油。這不僅浪費潤滑油、汙（wū）染環境，有時機組因甩油嚴重，而致使運行油位下降造成油位過低，引起燒瓦。因此，軸承的甩油一直是軸承設計時的一個需重點考慮的問題。軸（zhóu）承甩（shuǎi）油（yóu）有兩（liǎng）種情況：一是潤（rùn）滑油通（tōng）過主軸軸領內壁與擋軸筒之間的間隙，甩向主軸表麵，這種甩（shuǎi）油稱為軸承內甩油；另一種情況是潤滑油通（tōng）過（guò）旋轉（zhuǎn）部件與軸（zhóu）承蓋板間的間隙甩向蓋板外部，這稱之為外甩油。
1.1 內甩油
內（nèi）甩油形成（chéng）的原因：機組在運行時，由於主軸密封上的護罩旋（xuán）轉鼓風，使主軸（zhóu）軸內下（xià）側至油麵之間（jiān），容易形成局部負壓，使油吸高或湧溢而甩（shuǎi）濺到擋油筒外部，形成（chéng）內甩油。這是內甩油形成的一個主（zhǔ）要原因（yīn）；另一個形成內甩油的主要原因是：由於擋油管與主軸軸領圓壁之間，因製造、運輸、安裝時的原因，產生不同程度的偏心，使工件之間的油（yóu）環不均勻。如果該處間隙設計時取得很小，則相對偏心率就（jiù）增大，這時主軸軸領內壁帶動其間靜油旋轉時，出現油泵效（xiào）應，使潤滑油產生較大的壓力脈動（dòng），導（dǎo）致潤滑油上行而出現甩油。
內甩油的（de）處理：根據內甩油的產生原（yuán）因，在設（shè）計時可采取以下的措施來減少或（huò）消除甩油。
在主軸軸領頸部上鑽均壓斜孔，孔徑為20~40mm，按圓周等分（fèn），布置3~6個孔，使（shǐ）軸領內外通氣平（píng）壓，防上因內部負壓而使油（yóu）麵被吸高甩（shuǎi）油。
在主軸密封的護罩上加焊一（yī）層平板，降低密封護罩攪拌而在軸承下部而形成負壓，減小內甩油發（fā）生的可能性。
加大軸領內側與擋油（yóu）管之間的間隙，使相對偏心率減小，從而降低了油麵的壓力脈（mò）動值，保持了油麵的平衡，防上了潤滑油的上竄。實際使用情況表明，軸領內側與擋油管之（zhī）間的距離增大，可使潤滑油的攪動造成的（de）甩油大幅度降低。
加大擋油筒頂端與油麵（miàn）的距離，避免運行（háng）中的潤滑油在離心（xīn）力作用下翻過油筒溢出。
加裝（zhuāng）穩油擋油（yóu）環。運行時（shí），穩油（yóu）擋油環起（qǐ）著阻旋作用，增大了內（nèi）甩（shuǎi）油的阻力。部分甩（shuǎi）出來的油通過擋油環上環板上的小孔回到軸承槽中（zhōng），擋油環與擋油筒之間呈靜止狀（zhuàng）態，不會因主軸軸領的旋轉運動而使油麵波動。
上述措施經過在電站中（zhōng）的運用，證明（míng）是（shì）有效的、可行的，能滿足（zú）電站安（ān）全運行的需要。但在使用過程中，也發現上述措施的不足之處。
由於擋油筒加高，使擋油筒的剛性成為一（yī）個突出問題。由於剛性問題，造成擋油筒存（cún）在（zài）不同程度的變形。這樣，一方麵合縫麵的密封受（shòu）到影響；另一方麵，在安裝時，受軸領結構的限製，擋油筒圓度（dù）的（de）調整（zhěng）、測量比較困難，結果（guǒ）是油泵效應還有不（bú）同程度的存在。
由於軸領（lǐng）內側與擋油筒的距離加大，相應軸瓦直徑加大，軸承徑向（xiàng）尺寸變大。但同時，軸承油槽體積不變或變小，這對降低軸瓦瓦溫不利。在軸領內側與擋油（yóu）筒結構設（shè）計方麵，在交流學習時，我們發現其它廠家在這方麵的結構設計值得借鑒。
在日本伊吹電站水輪機設計過程中，日立公司提供了水導軸承的結構參考圖。該軸（zhóu）承擋油筒處結構緊湊，整個軸承體（tǐ）積不大，但其油槽儲油量較大。我們認為日立公（gōng）司在（zài）擋油筒設計上采（cǎi）取了如下措施（shī）：擋油（yóu）筒設計時選擇等剛性截麵，根部壁厚，隨著擋油筒高度增加，圓筒壁厚隨之（zhī）降低，從而通過選擇合理（lǐ）的（de）壁厚，控製剛性（xìng）。在分軸領內側根部對（duì）應在擋油筒處設擋油環，抑製（zhì）潤滑油的液麵波動，阻（zǔ）止潤滑油上竄形成甩油。部分越過擋油環的（de）潤滑油，由於軸領內側根部台階的作（zuò）用，無法上移，在重力作（zuò）用下（xià）流回油槽，這樣整個（gè）擋油筒設計就（jiù）緊湊。
二灘水（shuǐ）電站設計的水導軸承，為防止軸承內甩油，其擋油筒結構設計方麵也很有特色。該擋油筒設計獨特之處在於其導流葉柵與擋油環的布置。其導流葉柵位於正常工作油麵以（yǐ）下（xià），與油筒壁成（chéng）10°下壓角。旋（xuán）轉的潤滑油流經葉柵後形成一個下壓分力而使油上竄受阻，有效（xiào）減（jiǎn）少內（nèi）甩油，並且該擋油筒還在（zài）正常工作油麵（miàn）以下布置有傘型擋（dǎng）油環（目前，我廠的擋油環均置於正常油麵以上，相對比較而言，就顯得擋油筒較高）。這樣，由於（yú）擋油環的存在，即使少量潤滑油（yóu）通過葉柵上爬後也難通過兩道傘型（xíng）擋油環，故內甩油得到有效控製。如果將上述新結構運用於我廠水導軸承（chéng）上，能有（yǒu）效降低擋油筒高度，簡化加工與安裝技術要求，並且還（hái）可以為解決已運行水導軸承（chéng）出現的內甩油，提供借鑒。
1.2 外甩油
外甩油（yóu）形成的原因：對於水導軸承，潤滑油從軸承（chéng）蓋板處（chù）以油（yóu）珠的形式逸出形成甩油的情況很少，更多的是以油霧形式，從軸承蓋板縫隙處逸出，形成甩油。
主（zhǔ）軸軸領下部開有徑向進油孔或開有與徑向成某一角度的進油孔（kǒng）。當主軸旋轉時，這些（xiē）進油孔起著油泵（bèng）的作用（yòng），把（bǎ）潤滑油輸送到軸瓦與軸（zhóu）領之間的空隙內及（jí）軸瓦之（zhī）間（jiān）的軸承（chéng）油槽中（zhōng）。如果進油（yóu）孔呈斜向布置，高速射油碰上工件後，一部分油會因其粘性而附（fù）著在（zài）工件上，另（lìng）一部分（fèn）會朝另一方向反射出去，到處飛濺，形成大量的霧狀油珠。同時，由於主軸（zhóu）軸領的（de）高速旋轉（zhuǎn），造成軸承油槽內油麵波動（dòng）加劇，從而產生許多（duō）油泡。當這（zhè）些油泡破裂（liè）時，也會形成很多油霧。另外，隨（suí）著軸承溫度（dù）的升高，使（shǐ）油槽內的油和（hé）空氣（qì）體積（jī）逐漸（jiàn）膨（péng）脹，從而（ér）產生一個（gè）內壓。在內壓（yā）的作用下，油槽（cáo）內的油霧隨氣（qì）體從軸承蓋板縫（féng）隙處逸出，形成外甩油。
外甩油的處理（lǐ）： 在（zài）主（zhǔ）軸軸領根部開徑（jìng）向進油孔，避免了開斜向孔，由於產生射油，造成油麵紊亂、飛濺大、易甩油的缺（quē）陷。
合理確定進（jìn）油孔中心與軸瓦中心的距離，這是因為（wéi）進油（yóu）也的吸油（yóu）點，如果太高（gāo），容易產生大量的氣泡，從而增加甩油的可能（néng）性。
在（zài）油槽（cáo）內設（shè）穩流板。它的作用是將潤滑油與旋轉（zhuǎn）的軸領分隔開，使潤滑（huá）油不受旋轉件粘附作用的影響（油槽內的潤滑油不跟軸領一（yī）起旋轉或不被攪動），使油麵較平穩，減少油泡的產（chǎn）生，並且穩流板還可以避免循（xún）環熱油短路，這對控製軸（zhóu）承溫度也有好處。
合理確定軸領所形成潤滑油的動壓頭。潤滑油的動壓頭過大，會造成油流飛濺且產生大量油泡，不但易造成（chéng）甩油，同時（shí）也會降低潤滑油的熱傳導能力。潤滑油的動壓頭大小與機（jī）組和軸領尺寸有關，因此（cǐ），在機組確（què）定（dìng）整體方案時，選擇（zé）合適的軸（zhóu）領尺（chǐ）寸，對減小甩油有利。
合理的選擇油（yóu）位，不要將油麵加得過高。一般而言，水導軸承正常靜止油麵不應高於軸（zhóu）瓦中心。油位過高，既對降（jiàng）低軸瓦溫度無益，又（yòu）會（huì）增大軸承甩油出現的（de）可能（néng）性。
在軸承蓋（gài）板與（yǔ）主（zhǔ）軸配合處迷宮式密（mì）封。通過密封部位形成多次（cì）擴大與（yǔ）縮小的局部流體阻力，使（shǐ）滲（shèn）漏的油氣（qì）混合體的壓力減小，從而防止（zhǐ）油霧從密封蓋與旋體之間泄漏。
2 軸瓦間隙增大原因及其處理
2.1 軸瓦間隙運行時（shí）增大原因
目前，我廠設計生產的（de）分塊瓦導軸承多是調（diào）整螺（luó）釘支承導軸（zhóu）瓦的結構，該結構製造簡單，調整方便。不足之處在於：軸承受外載荷能力不如楔子板式分塊瓦（wǎ）軸承（chéng），而且隨著運行時（shí）間的加長，導瓦間隙會逐步（bù）增大，導（dǎo）致水導軸承處的（de）擺（bǎi）度過大（dà），影響機組的安全運（yùn）行。軸瓦間隙增（zēng）大的主要原（yuán）因是由作用在機組轉動部分上的（de）不（bú）平衡（héng）外力（lì）反複（fù）作用所引起的。
在（zài）機組剛開啟時，圓周方向暫不穩定的水流很容易使轉輪連著主軸偏（piān）心受力（lì），該不平衡（héng）交變力使水導軸承處的承重部件（jiàn）受作用力加劇。另外，機組在非（fēi）Z佳工況（kuàng）運行時，不平衡的水流衝擊力也將（jiāng）使水導軸（zhóu）承處的受力惡化，由（yóu）於水（shuǐ）導軸（zhóu）承支承部件受交（jiāo）變力的過大作用（yòng），其結果是：
·調節螺釘出現鬆動；
·承重工件間隙被壓縮；
·調節螺釘頭部及鉻（gè）鋼塊上有壓傷、磨損；
·支承螺套（tào）與擋油箱焊接處出現裂紋等（děng）。
這些情況，導致軸領與軸瓦間的間隙出現增大，主軸水導軸承處的（de）擺度超標。
由於擺度超標的影響，使運行中的水輪發電（diàn）機（jī）組的主軸擺度，固定部件的振動增大（dà），反過（guò）來，又（yòu）引起水導軸瓦處交變（biàn）力增大，導致（zhì）支承部件出（chū）現更大的損壞，影響機組安全運行。另（lìng）外，由於支承（chéng）部（bù）件材質缺陷，加工處存在應力集（jí）中也將加劇水導軸瓦間隙的增大。
2.2 軸瓦間隙運行時增大（dà）的處理措施
軸瓦采用窄長型的條（tiáo）狀瓦：這是因為，窄長型條狀瓦的剛性（xìng）好，可減小軸瓦運（yùn）行時變形。
調節螺釘采用鍛40Cr，其頭部的淬火處理改為氮化處理，氮（dàn）化層深（shēn）不低於1.3mm，使其硬度為HRC40~50，調節螺釘截麵變化處采（cǎi）用圓弧過渡。
調節螺（luó）釘、支（zhī）承螺套處采用高精度的細牙螺紋，提高調（diào）節螺釘的防鬆能（néng）力。
軸瓦背麵的工藝孔邊緣是（shì）應力（lì）集中區，加工時將此孔堵塞銑平（píng），從而減小對鉻鋼墊板的損壞。
增加（jiā）鉻鋼墊板直徑，加大其厚度。
優化設計支承體（tǐ）與擋油箱（xiāng）的配合處結構，以減小焊縫（féng）的受（shòu）力。同時將支承體與擋油箱的焊接點改為V型坡口圓（yuán）周滿焊，提高焊縫的抗拉強（qiáng）度。
改進調節螺釘的鎖（suǒ）錠方式和結構，提高鎖緊扁螺母與止動墊片等配合（hé）接觸表麵粗糙，減小承重部件的遊動間隙。
合理選擇擋油箱截麵形狀，使其具有良好的剛性，減小運行時的（de）受力變形。
將軸承瓦（wǎ）的間隙適（shì）當調小。
采用非同心型導（dǎo）軸瓦：我廠目前使用的導軸瓦基本（běn）上全是同心型導軸（zhóu）瓦。與同心型導軸瓦（wǎ）相比（bǐ），非同（tóng）心型導軸瓦具有受（shòu）力特性良好，承載能力高的優點，並可（kě）適當縮小軸瓦平均瓦隙，以改善機組的穩定性能。
采用楔子板支承導軸瓦結構：在（zài）機組承受較大徑向載（zǎi）荷的情況下，與調節螺（luó）釘支承導軸瓦結構相比（bǐ），楔子板結構軸瓦間隙相（xiàng）對（duì）穩定，目前（qián），楔子板結構在我廠水導軸承應（yīng）用上還是一個新領域。
來源：《農村電氣化》2005年06期
