可倾瓦推力轴承惰转过程的最小膜厚预测方法

为建立可倾瓦推力轴承惰转过程中最小油膜厚度的预测方法,依据核主泵推力轴承的实际工作情况,基于雷诺方程的自编程序,分别进行热态和冷态下主、副轴瓦润滑性能参数的计算与数值模拟分析,提出可倾瓦推力轴承的最小油膜厚度的理论拟合公式,并对最小膜厚的计算值和拟合值进行对比和分析。结果表明:随着转速降低,主轴瓦的最小膜厚单调减小,副轴瓦的最小膜厚先增加后减小;主、副轴瓦最小膜厚的计算值可以和拟合值较好地对应,验证了理论拟合公式的可靠性。提出的理论拟合公式可以通过额定转速下的最小膜厚计算结果预测多种工作条件下的最小油膜厚度,为主泵惰转的安全性提供重要参考。

核主泵轴系推力轴承复杂工况下的润滑性能分析

针对核主泵轴系工作时变载荷、润滑油水侵及转子倾斜等复杂工况,开展推力轴承的润滑性能研究;分析核主泵轴系推力轴承的结构和使用工况,建立推力轴承润滑性能的计算模型。针对核主泵运转过程中的变载荷工况,以不同载荷为输入参数,计算变载荷工况下推力轴承的最小油膜厚度、温升、摩擦力矩及功耗等润滑性能参数。针对润滑油水侵工况,选用含有质量分数1%海水的68号润滑油,分析润滑油混入空气中雾化海水时推力轴承的润滑性能。针对轴承转子倾斜工况,建立计入转子倾斜的推力轴承润滑性能计算模型,计算转子倾斜1′~20′时的润滑性能。研究结果表明:变载荷工况下最小油膜厚度随着载荷的增大而减小,在载荷为2000 kN时达到最小值;温升随着载荷的增大而增大,摩擦力矩及功耗均随载荷的增大而增大;海水入侵后润滑油的黏度会降低,从而影响轴承的承载能力;平衡块支撑结构对推力轴承有良好的均载效果,允许的轴线倾角可以达到10′。

水润滑推力轴承摩擦学性能的分析和试验研究

针对某堆型核电机组主泵水润滑推力轴承极端工况及超长服役周期的特点,从分析和试验两个方面进行了摩擦学的相关研究工作。在分析方面,考虑了平衡支撑下的润滑性能分析,仿真分析了推力轴承在不同转速下的最小润滑膜厚度h_(min)、摩擦力矩M_(f)和温升ΔT,并根据起飞转速建立了基于启停次数的轴承磨损预测模型;在试验方面,进行了与轴承材料相关的摩擦磨损试验,获得了石墨-不锈钢摩擦副在边界润滑和干摩擦下的摩擦因数f和体积磨损量ΔW,通过缩比的台架试验测试了石墨轴承的润滑膜厚度h、瓦面温度T及磨损质量Δm。结果表明:工作转速对h_(min)影响较大,对ΔT影响较小,石墨材料对干摩擦下的f和ΔW影响较大;从h和T来看,试验结果与计算分析的结果较为接近,说明半尺寸缩比试验与实际使用工况相似性较佳。

油位高度变化对发电机推力轴承油槽甩油雾问题的影响

针对江西洪屏抽蓄电站推力轴承油雾泄露问题,建立推力轴承三维模型,使用VOF多相流模型、Lee蒸发冷凝模型和RNG k-ε湍流模型,对油槽内的润滑油-空气-油雾三相流热耦合问题进行求解.分析了从低报警油位到高报警油位之间的油位高度变化对油槽内流场分布特性的影响,并探究了不同油位下的润滑油分布规律以及油雾聚集情况,定位了油雾的产生、聚集位置.研究发现:油槽内的流速和温度分布主要由机组转速以及外循环泵的性能决定.油雾在产生之后主要向着2个区域聚集,其一为挡油板与推力头之间的区域,其二为挡油管处的区域,这2个区域具有低压、高温、高流速的特点,最易发生外甩油和内甩油事件.此外,随着油位高速增加,压油叶栅逐渐丧失其阻油雾作用,为了运行安全和环境安全,不建议推力轴承油槽运行在较高油位处.研究可为合理设置推力油槽运行工况参数提供一定的理论基础.

几何和环境因素对屏蔽电机主泵推力轴承润滑性能的影响

为在设计时更准确把握屏蔽电机主泵推力轴承的使用效果,掌握不同几何和环境因素对推力轴承润滑性能的影响规律,对屏蔽电机主泵推力轴承的工况和结构进行分析,建立推力轴承润滑性能计算模型,在算法上对求解方法进行实现,并通过理论计算分析了径向偏支系数、瓦块数、润滑剂、供油温度以及轴线倾斜角度等几何和环境参数对主泵推力轴承润滑性能的影响.研究结果表明:径向偏支系数对最小油膜厚度、温升、功耗影响较大;采用6扇瓦块时的流量是8扇瓦块的1.73倍,采用8扇瓦块时的功耗是6扇瓦块的1.85倍;水润滑时的润滑性能值较油润滑时均有明显降低;改变供油温度,对推力轴承的润滑性能影响明显;轴线倾斜后,推力轴承的最小油膜厚度变小,温升增大,流量减小,功耗减小,其中最小油膜厚度减小的幅度较大;在设计时径向偏支系数的选取很重要,从降低轴承功耗的角度,采用6扇瓦块的结构比8扇瓦块有优势,采用水润滑可以大大降低轴承的温升和功耗.

油雾抽吸装置对推力轴承内流场特性的数值模拟研究

电站轴承油槽油雾的逸出不仅会污染电站环境,还会给电气设备带来安全隐患。结合水电站的实际情况,安装油雾吸收装置,可有助于油槽内过量油雾的排出,有效避免电站油雾污染问题。为探究油雾抽吸过程中油槽内的油雾分布、速度、测点压力、油雾抽吸量等变化,对某抽蓄电站推力轴承油槽及负压抽吸管道进行了数值模拟计算。结果表明,经过油雾抽吸,大部分油雾均能被有效排出;出口油雾抽吸量总体变化遵循先上升、后下降的规律;在-500 Pa的抽吸压力下,油雾最大抽吸量可达0.008 23 kg/s;油雾抽吸完成后,油槽顶部的压降达96.07%,压力差的降低可有效阻止油雾外逸至油槽盖板、风洞、转子等处。研究结果可为油槽油雾抽吸过程提供一定的理论帮助,以便于更好地制定油雾治理策略。

水电机组推力轴承镜板泵及油循环冷却系统的水力优化设计

针对水电机组推力轴承镜板泵流体动力设计过程中孔的布置形式以及集油槽的断面形状、面积和出口管路直径等几何参数优化问题,提出适合镜板泵流道设计的镜板泵性能预测及优化设计方法。通过不同几何参数组合,采用基于多工况数值模拟的性能预测方法来分析镜板泵的主要过流部件的关键尺寸、形状等对其性能的影响,并在此基础上提出一种基于整个循环系统协同的镜板泵水力优化设计方法,可提高自循环系统设计中流体动力系统的性能及可靠性。对比试验表明,在原试验循环系统参数不变的条件下,某大型水电机组推力轴承镜板泵在优化设计后平均扬程提高4 m,平均效率提高5.5%,且H-Q曲线能更好保证变工况运行时系统的稳定性。

大型立式水泵机组推力瓦性能分析及改进设计

分析了大型立式水泵机组中主电动机推力瓦的性能,以此来阐明江都水利枢纽第四泵站主电动机巴氏合金推力瓦的烧损故障原因.结合机组本身的实际情况,采用弹性金属塑料瓦替代巴氏合金瓦,对电机推力瓦进行改进设计.根据弹性金属塑料瓦的实际应用情况,通过与巴氏合金瓦进行比较分析,提出了弹性金属塑料瓦的优点及其使用注意事项.实践证明:改进设计后,在瓦面质量合格的情况下,机组运行稳定,瓦温保持在30℃左右(此时冷却水温度为20℃左右);该站首台使用塑料瓦的7号机组已安全运行20 000 h以上,瓦面平均磨损量小于0.05 mm,基本上消除了出现烧瓦故障的可能性.

溧阳抽水蓄能电站发电电动机推力轴承设计

溧阳抽水蓄能电站发电电动机是运用60年来对大电机轴承设计和制造经验的归纳总结,对推力轴承与下导组合轴承及推力轴承单波纹弹性油箱支撑结构进行总体设计。本文重点介绍该发电电动机的推力轴承的设计。

抽水蓄能机组推力外循环润滑油系统异常振动故障治理

溧阳抽水蓄能电站6台机组在调试期间推力外循环油泵及管道振动大,严重影响机组的安全运行。通过现场试验对振动原因进行分析,发现系统进气是引起振动的根本原因。对推力外循环油泵进行变频改造,大大降低了油泵及管道振动,保证了机组安全稳定运行,同时将低了油泵能耗,提高了经济效益。

主油泵副推力瓦磨损分析

主油泵是汽轮机组润滑系统的关键设备,在运行过程中经常出现副推力瓦磨损的现象。根据主油泵的结构与装配特点,研究其轴向受力状况,由此分析副推力瓦磨损的原因,并提出相应的改进措施。

邹县电厂300MW机组主油泵推力瓦磨损原因分析及改进

该文详细分析了造成汽轮发电机组主油泵推力瓦磨损的原因,介绍了所采取的相应改进措施,以及取得的显著成效。

国产300MW机组主油泵推力瓦磨损的原因分析及处理

对国产300MW汽轮机主油泵推力瓦磨损的原因进行了较深入的分析,并提出了解决该问题的方案。

核主泵轴承重载惰转停机承载性能研究

以某核主泵轴承为研究对象,针对其在重载惰转停机期间出现的主推力瓦磨损现象,指出了原轴承结构设计的不足,从轴承润滑理论出发,采用了DyRoBeS润滑计算软件,对主推力瓦惰转停机过程中的油膜厚度进行了分析。通过对推力瓦支点进行优化,并与原设计进行了对比分析,并进行了性能试验,验证了新设计的可靠性,为其他核主泵轴承的优化设计提供了一定的参考。结果表明:原推力瓦存在磨损的原因是瓦面面积不足且支点位置不合理,导致油膜厚度不够,在300 r/min时便进入边界润滑状态,导致了很大的磨损风险。在支点位置改进之后,轴承的停机性能较之前有了明显的提高,有效避免了重载惰转停机过程中产生的严重磨损。

环境因素对推力轴承润滑膜超声检测精度的影响

核主泵推力轴承摩擦副采用的润滑介质黏度较低且轴承工作于高温高压等极端工况下,采用超声技术对润滑膜分布进行精确测量时,要考虑环境因素的影响。建立核主泵推力轴承润滑膜分布的超声检测模型,并在模拟试验台上进行推力润滑状态的实测。在对测试结果的分析中考虑测量时温度和压力等环境因素的影响,分析环境因素对超声检测精度的影响程度。结果表明:在启、停阶段推力轴承处于边界润滑状态,考虑温度和压力影响时润滑膜厚值最大会增大加38.5%;在额定转速下推力轴承处于流体润滑状态,考虑温度和压力影响时润滑膜厚值最大会增大加39.8%。

核主泵推力轴承自润滑摩擦副研究

本文介绍了一种适用于核主泵油润滑推力轴承的自润滑摩擦副,由碳纤维增强复合材料和硬质合金构成。对摩擦副材料进行了摩擦磨损和机械性能试验研究,研究显示摩擦副具有较低的摩擦系数和比磨损率,可承受高温和高剂量辐照。开展新摩擦副的高载荷推力轴承台架试验,试验结果显示自润滑摩擦副在无高压油顶起和无冷油循环时具有较好的耐磨性。新方案可以降低轴封式核主泵全厂断电工况下主推力瓦磨损和一回路系统压力低工况下副推力瓦磨损,降低启停时高压油顶起系统对交流电源依赖,提高设备可靠性。

重油催化装置循环油浆泵轴承故障的原因分析及治理

针对重油催化装置循环油浆泵推力轴承多次出现跳车故障进行深刻剖析,通过采集轴承振动的在线监测数据,从加速度的频谱图和包络谱图入手,分析得出推力轴承滚动体磨损和保持架碎裂源于叶轮产生轴向力过大的结论.根据实际安装情况,定量计算出叶轮顶部所受轴向力.依据推力轴承故障的主要原因制定了科学的治理措施,确保循环油浆泵安全、可靠、长周期运行.

复合材料推力瓦在油润滑轴承中应用的研究进展

本文介绍了复合材料推力瓦在油润滑轴承中的应用研究进展,从自润滑原理分析了复合材料选用的基本原则,并提出了复合材料推力瓦匹配推力盘材质特性要求。复合材料推力瓦的瓦面材料由改性聚四氟乙烯发展到碳纤维复合材料,可以改善巴氏合金推力瓦在无顶油、高载荷、高温等特殊工况下的磨损。碳纤维复合材料相比巴氏合金具有较低的摩擦系数、比磨损率,相比改性聚四氟乙烯具有承受高介质温度、高载荷、高辐照剂量特性。碳纤复合材料推力瓦可解决核电、船舶、水利、电力和海水淡化等设备轴承中推力瓦磨损的问题,并降低轴承对高压油顶起系统的依赖,提高可靠性。最后,探讨了复合材料推力瓦目前存在的问题及未来仍需深入研究的方向。

核主泵水润滑推力轴承试验的磨损颗粒研究

某核主泵水润滑推力轴承在试验浸银石墨瓦时,在类似热瞬态工况时出现异常振动及噪声,拆机发现石墨推力瓦和推力盘硬化层表面均出现较严重磨损,且石墨推力瓦出现局部剥落。采用化学、光学、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、电子探针等方法研究水润滑轴承试验的磨损颗粒相结构、形貌、成分、组织和磨损表面特征;明确热瞬态时不锈钢推力盘硬化层与石墨推力瓦的摩擦磨损形式和过程,得出水润滑推力轴承已经进入边界润滑状态,局部发生干摩擦的结论;提出一些改进建议,如将水润滑轴承瓦面材料改为碳素纤维复合材料以增加抗磨性能,改善瓦面形状以减少热变形,增加接触曲面硬化层以控制高应力曲面接触的微动磨损。

平衡环式支承结构制造及静载荷试验

介绍了一种水润滑推力轴承平衡环式支承结构的制造特点,开展了平衡环静载荷试验,结果表明平衡环结构具有平衡各推力瓦载荷的能力。制造的平衡环在进行1︰1台架试验后,对其进行渗透探伤检查,检验区域无线性裂纹显示和有害形变,为核主泵抗扰动自平衡水润滑推力轴承研制奠定了基础。