电力工程师职称范文浅谈水电站发电机组轴承

　　摘要：面向农村中小水电站运行值班及维修人员简介滚动轴承及滑动轴承区别，滑动轴承的工作原理及其刮削装配技术要求，刮削方法。可帮助基层维修人员了解及掌握中小水电站发电机轴承检修要领，引导其进一步专研滑动轴承检修技术。同时建议缺乏专业机械维修力量的农村中小型发电站就近聘请有经验的专业人员(钳工)进行机组轴承维修，这是提高维修效果、节省开支的一个方法。

　　关键词：滑动轴承,轴承合金,刮削,小水电机组检修

　　引言：中小水电站多地处偏远，运作值守人员的文化素质和技术水平相对比较底下，其管理也普遍不高。对于运行温度偏高的水轮机轴承，由于检修水平有限，往往只能采用降低负荷的方法“带病”运行，水资源不能充分利用，润滑油因温度过高加速恶化增加换油费用，同时极易造成轴承更严重的损坏，影响了小水电站效益的发挥。

　　水电站发电机组有轴承。轴承的作用：一是为支撑轴并保持轴的旋转精度;二是为减少摩擦和磨损。

　　轴承可以分为滚动和滑动轴承两大类。滚动、滑动轴承区别首先在结构上，滚动轴承是靠滚动体的转动来支撑转动轴，因而接触部分是一个点(对于圆柱滚子是一条线)，滚动体越多，接触点越多。滑动轴承是靠平滑的面支撑转动轴，接触部分是一个面;其次在运动方式上，滚动轴承运动方式是滚动，滑动轴承运动方式是滑动，运动形势是不同的。

　　日常生活最常见的轴承由内圈、外圈、滚动体(钢珠或圆柱滚子)、滚动体保持架组成。这类轴承，属于滚动轴承。滚动轴承具有摩擦阻力小，启动灵敏、润滑简便、易更换等优点，因而在车辆、电动机等一般机器中获得广泛应用。但在高速、高精度、重载、要求寿命长等场合下，滑动轴承就显出它的优异性，滑动轴承工作平稳、可靠、无噪声。在液体润滑条件下，滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，从而大大减少摩擦和表面磨损，油膜还具有一定的吸振能力。所以在汽轮机、大型电机中多采用滑动轴承。农村中小水电站发电机轴承多为滑动轴承。

　　电站运行要求值班员密切注意运行中的发电机轴承润滑油(透平油)的油质、油位和轴承温度、转速以及冷却水的状况。这是由滑动轴承的结构特点、工作原理所决定的。

　　滑动轴承是利用润滑油的粘性和轴的高速转动，把润滑油带进轴和轴承孔间的(楔形)空隙，形成几十微米厚的压力油膜，将大轴托起，避免了轴和轴承支座(导轴瓦)的“干摩擦”，使发电机组得以长期且高速的运转。

　　这种借助相对运动(转动)在轴承间隙中形成的压力油膜称为“动压油膜”。为了形成动压油膜，维持机组的长期稳定运转，在轴承的机械结构中必须有一些特殊的设计。如工作表面间必须有楔形间隙、可靠的供油机构，另外还需要转速、润滑油粘度、轴承间隙三者之间有恰当的配合。

　　因为转速过低不利于动压油膜的形成，所以一般规定转速降至额定转速35%时，需投入制动(刹车)。目的就是为了避免机组长时间在低速区运转，润滑不良而损坏轴承。

　　为了减少摩擦还需要选择适当的材料制作轴瓦。材料有多样，包括橡胶、塑料、耐磨铸铁、铜基(铝基)合金、巴氏合金等等多种。其中以巴氏合金性能为优，较为常用。

　　轴承合金(又称巴氏合金)有锡锑轴承合金和铅锑轴承合金两大类。巴氏合金具有摩擦系数小，对油的吸附性强，易跑合等优点。但价格较贵且机械强度较差，因此只能浇铸在钢、铸铁上配合使用。一般常见的是双层金属的轴瓦，即将轴承合金浇铸或压合在钢、铸铁之上，使两种金属性能取长补短——轴承合金柔软但摩擦系数小，钢和铸铁有足够的机械强度、硬度。

　　巴氏合金在110℃开始软化，为了安全，在设计、运行中常将温度控制得比110℃低30—40℃。比如，设定机组轴承65℃时报警，70℃时自动保护跳闸。

　　巴氏合金硬度较低，运行中能承受的压强(许用压强)也较低。实践证明，运行中的轴承发热升温的主要原因可以粗略地归结于轴瓦所受压强p和转速v这两个因素。用p×v表示轴承发热的原因，p×v值越大，轴承温升越高。因此新装配或大修的轴承必须经过仔细研刮(刮瓦)，提高轴瓦工作面精度，使导轴瓦与轴颈(径向)、轴瓦与推力盘(轴向)充分接触。这是减少轴瓦压强、使轴承摩擦面间保持有压力油膜，从而降低轴承运行温度的必要措施。

　　比如：国标《水轮发电机组安装技术规范》中规定：

　　卧式水轮机组推力瓦研刮，接触面积应达75%，每平方厘米应有1～3个接触点。下导轴瓦与轴颈沿轴瓦长度应全部均匀接触，每平方厘米应有1～3个接触点。

　　某站机组《使用说明书》规定：轴瓦在安装前，必须进行仔细的人工研刮，推力瓦每平方厘米必须有4～5个接触点，导轴瓦与主轴接触面必须有3～4个接触点.

　　可以看到“国标”及各技术资料都对“刮瓦”做了明确的规定，要求不尽相同，无非精益求精。接触点愈多、愈细、愈均匀，表示滑动轴承刮研得愈好。一般来说，接触点愈细密愈多，刮研难度愈大，生产中应根据滑动轴承的性能和工作条件来确定刮研要求。

　　但在实际修配中，小电站运行值守及检修人员中具备专业机械知识、具备专业机械修配钳工技能的毕竟很少，由于认知水平和技术水平的局限，轴瓦的研刮精度往往还没达到上述要求，就安装运行，这样就会造成轴承运行温度偏高。因为不得要领，尽管检修中反复装配，耗时耗力，仍难达到预期效果，使机组保持在理想运行状态，温度还是偏高。温度过高势必加速透平油的恶化，油质恶化润滑效果必然下降，造成恶性循环。为了透平油的使用寿命，温度最好控制在45℃左右，装配精良的轴承是可以达到这个温度要求的。

　　巴氏合金是硬度相对较低的金属，其铲刮加工的劳动强度相对较低，轴瓦的面积也不大，只要方法得当，耐心施工，应当能够达到技术规范所要求的效果。

　　刮瓦(即刮削、铲刮)一般要经过粗刮、细刮、精刮、刮花纹等几个过程，粗刮要求整个刮削面连续推铲，刀迹连成长片。针对粗刮出现的四周高、中间低的现象，须四周多刮几次，每刮一遍应转30—45°的角度，直至每25mm×25mm有4—6个点;细刮要求刀迹宽而短，每刮一遍要换45°方向再刮第二遍，在整个刮削面上达到每25mm×25mm有12-—25个点，结束细刮;等等，各步骤各有操作要领，《机械钳工手册》这类书籍都有详尽的指导。限于篇幅，在此不做赘述。

　　刮削有专门的工具，平面刮削(推力瓦)应用“平面刮刀”，常见的三菱刮刀属于“曲面刮刀”，适合刮上下导瓦。选用适合的刀具，将刀头磨成适合的形状，可以事半功倍，效率更高，效果更好。

　　机床等精密机械设备组装生产过程中，离不开“铲刮”这一精密加工工序，所以在各类机床厂或机械行业实力较强的地区(如我区的桂林市、柳州市)都有经验丰富的专业铲刮钳工、装配钳工及技术人员。农村中小型发电机组滑动轴承机械结构相对简单，轴承合金硬度小、工作面积也较小，完成这类机组滑动轴承的铲刮及装配，对于经验丰富的专业铲刮钳工、装配钳工及技术人员而言是相对简单的任务。缺乏专业机械维修力量的农村中小型发电站就近聘请这些专业人员进行机组轴承维修，按件计酬，不失为提高维修效果、节省开支的一个方法。

　　以上所指巴氏合金滑动轴承在汽轮机、大型电机中也有广泛的应用。一些小型发电机也有直接使用滚动轴承的。在一些立式机组中还有使用橡胶(尼龙)轴瓦的，直接用清水润滑和冷却，橡胶(尼龙)水润滑轴承的结构简单、运行可靠、安装检修更方便。

　　结论：了解滑动轴承的基本工作原理，可提高小水电运行值守人员及检修人员认知水平，认识发电机组开关机倒闸操作每一步骤的意义，进而严格执行操作规范。掌握滑动轴承基本刮削知识，并在检修中实践，非专业钳工也能逐步提高技能水平，直至成为“行家”。机组操作正确规范，检修工作及时且合格、才能保障小水电站机组安全经济运行。