图片
网站标志
图片
 
文章正文
同轴汽轮给水泵推力轴承磨损研究
作者:管理员    发布于:2017-03-08 14:00:30    文字:【】【】【

  同轴汽轮给水泵具有结构紧凑、重量轻、变工况运转的特点。主要关键问题是同轴汽轮机的轴向位移和水泵的轴向位移不能协调统一而引起的推力轴承失效。

  1推力轴承失效机理同轴汽轮给水泵由于汽轮机转子和水泵叶轮在一根轴上,而给水泵往往采用离心泵的形式,为了平衡轴向力,给水泵往往采取对称的带轴向密封的口环,以形成一个独立的轴向推力平衡系统。该系统的平衡机理是必须满足主轴在运行过程中从理论平衡位置上向左右方向产生一个自由的轴向位移量士△A,用来补偿由于制造和安装引起的偏差和使用过程中产生的磨损量,以及工况变动引起的推力变化量,使之在新的平衡位置上得到推力自动平衡。在大多数情况下,AA的变化范围一般认为约在0.10~0.左右。

  汽轮机部分的设计、则构成另一个独立的平衡系统,由汽轮机运行所产生的轴向推力与推力轴承瓦块中的支反力构成一对平衡力。当不同运行工况产生不同的轴向推力P时,对应于推力轴承瓦块中产生一个不同的小油膜厚度h.所以由小油膜厚度hniln的变化相应也要求主轴产生一个自由的轴向位移量AB,大多数情况下Ab的变量比Aa要小得多。例如:试验实测推力为300kN时hmin =0.05191mm,试验实测推力为900kN时,hmin=0.02266mm,所以对应的轴向位移之差Ab仅这样的结构设计将上列两个各自需要轴向自由移动的,而位移量aa、ab由各不相同的独立平衡系统用一根钢轴硬连在一起,必然导致其中某一个平衡系统失效。这种结构形式之所以还能保持勉强运行,是由于自动磨合机理的存在所起的作用,当运行时或者以磨损汽轮机推力瓦块来满足位移AA的要求,或者以磨损给水泵口环来满足AB位移的要求。两者必居其一,或者两者兼而有之。当磨合到Aa =Ab时,磨合过程完成,磨损便自动停止。然而,当工况变动时,或者其它部分的零件磨损引起间隙改变,从而使推力发生变化时,上述磨合过程将重新开始。如果工况变动很大,(如高参数工况)磨损量超过安全允许的量,磨合便无法承受、磨合过程就不能完成,推力轴承失效。

  2解决方案取消给水泵口环结构中的轴向密封部分,并采取不等直径的前后口环,使给水泵的设计在各个工况运行时产生一个指向恒定的轴向力。也就是说,取消水泵本身的自平衡机制,而使水泵与汽轮机联合构成一个统一协调、不互相干涉的平衡系统。

  采用带机械补偿系统的止推轴承设计:无论是主轴刚度、轴承跨度、机架刚性、转子动平衡还是机组安装等问题,其对于推力轴承运行的影响而言,后的综合效应是使处于运转中的转子主轴产生过大的挠曲变形。从而使推力盘倾斜度增高,造成推力轴承中,各承力瓦块负荷不均匀,当大承力瓦块受力超过承载能力时开始失效。采用带机械补偿系载荷与轴向位移A曲线统的推力轴承的主要特性是:在产生上述不利情况时,能使每个止推瓦块上保持完全均匀的负荷,从而使同面积的推力轴承整体承载能力趋向大化。其补偿原理如所示,当推力盘产生倾斜度a或推力块由于制造误差或不当磨损产生偏差△时,均允许由补偿系统提供补偿。

  整个汽轮机转子和给水泵叶轮作高速动平衡。为了提高平衡精度,水泵的叶轮和轴采用微过盈配合。

  3推力轴承的试验研究带机械补偿系统的推力轴承是迄今国内外公认的性能优良、承载能力强的一种液体动承。

  由于国内尚无自行设计制造的先例,因此为稳妥起见,首先对轴承进行前期的试验研究。设定汽轮机的转速范围在4850r/min到6020r/min,承受的轴向推力为300kN.因为这个推力和转速基本涵盖了大多数的这种类型的机组。试验曲线见、、。

  从试验所取得的各项数据及性能曲线的分析中,可以得出结论:在所规定的运行范围内,运行平稳、性能优良,能够满足使用要求。

  安全裕度大,在1000kN大负载下,所取得的试验数据证明:轴承油膜稳定,试验实测承载能力达到3.3倍以上,按一般常规是足够安全的。

  4实际应用根据以上分析和试验研究的成果,对某同轴汽轮给水泵机组长期存在的推力轴承失效的情况进行了改进。目前长期困扰此同轴给水泵机组的推力轴承失效的情况得以彻底解决,并一直安全稳定地运行。

  5结论长期困扰同轴汽轮给水泵推力轴承失效的情况由于通过采用了先进的带机械补偿系统的推力轴承和非对称的不带轴向密封的口环设计,这个问题得以解决。

图片
脚注栏目
脚注信息
版权所有 Copyright(C)2012-2013 博山消防泵,博山水泵厂家——淄博博山华杰水泵厂