汽轮机轴承的作用、结构特点

本网编辑 2022-09-21

支持转子的质量及由于转子质量不平衡引起的离心力，并确定转子的径向位置，使其中心与汽缸中心保持一致。

径向支持轴承的作用：

支持转子的质量及由于转子质量不平衡引起的离心力，并确定转子的径向位置，使其中心与汽缸中心保持一致。

径向支持轴承也称主轴承。

主轴承形式——按轴承的支撑方式可分固定式和自位式两种。

汽轮机按轴瓦形式可分：1、圆筒形轴承；2、椭圆形轴承；3、三油楔轴承；4、可倾瓦轴承等；袋式轴承。

释义：

1）按载重量分有轻载轴承和高速中载轴承。

2)按轴承座支持方式分为固定式轴承（也叫圆柱形）、自位式轴承（球形轴承）、和半自位式轴承（半球形）。

3）按油锲分为圆筒形、椭圆形、多油锲和可倾瓦等型式。

结构特点——由轴承座、轴承盖、上下两半轴瓦等组成。轴瓦是直接支撑轴颈的，其内表面浇有一薄层耐磨合金，也称乌金。上下两半瓦用调整垫铁支持，每块垫铁上都有垫片，可以调整轴瓦的径向位置，从而保证机组中心的正确。

1、圆轴承：常用的的圆轴承在下瓦中分面附近位置处有进油口，轴颈旋转时只能形成一个油楔。这种轴承可能发生失稳现象。

释义——圆筒形轴承的特点：他内孔的乌金面理论上是圆柱形，其结构简单，耗油量少，在高速轻载工作条件下油膜刚度差，易发生震动。常用于中小型汽轮机，压缩机。

2、椭圆轴承：其垂直方向的长径略大于水平方向的短径。在其下瓦中分面附近位置处有进油口，轴颈旋转时只能形成一个油楔。这种轴承也可能发生失稳现象。

释义——椭圆形轴承的特点：其顶部间隙为轴颈的1/1000，两侧间隙各为顶部间隙的2倍，油锲收缩的更剧烈，有利于形成液态摩擦及增大承载能力。由于椭圆轴承的上部间隙小，除下部主油锲外，在上部形成一个附加的副油锲。在副油锲的作用下，油膜的厚度变小了，轴承的工作稳定性得到改善。加大侧面间隙，油量增加，加强了对轴颈的冷却作用这是优点。缺点是通圆筒形相比，轴承加工较复杂，同时因为顶部间隙小，对油中的杂质更为敏感。

3、三油楔圆轴承：在其下瓦偏垂直位置两侧都有进油口，在上瓦还有一个进油口，轴颈旋转时能形成三个油楔。

释义——三油锲轴承的特点：上半瓦有两个小油锲，下半瓦有一个，由于有两个小油锲的作用，增加了轴承的抗震性。其缺点是结构复杂，加工安装检修比较麻烦。

4、可倾瓦轴承：其轴瓦由若干可绕其支点转动的轴瓦弧段组成，每一个轴瓦弧段之间的间隙作为轴瓦的进油口，轴颈旋转时，每一个瓦块形成一个油楔。这种轴承自动对中性能好，不会发生失稳现象。

释义——可倾瓦也叫密切尔式径向轴承，瓦块在支持点上可以自由倾斜，可以单独自由的调整位置，以适应转速、轴承负载等动态条件的变化，每块挖的油膜作用力都通过轴颈中心，他没有引起轴心滑动的分力，因此他具有较高的制动性，能有效避免油膜自激振荡和间隙振荡，对不平衡振荡有较好的限制作用。缺点是制造复杂，价格昂贵。

5、袋式轴承：它是ABB公司对其所采用轴承的专有名称。由于采用特殊的加工方法，在结构上，在轴瓦距两端面40mm处仍然是完整的圆轴瓦，借以阻挡油的泄露；轴瓦的中间段与两端面之间形成深度为0.7mm的小台阶，构成油袋。下轴瓦还设置了顶轴油囊。这种轴承仍然要注意避免失稳现象的发生。

自位式轴承的特点：轴瓦自调性较好，但球型表面加工复杂，工艺要求高。

6、讲义插曲介绍：

在大容量机组中，如国产125MW、200MW、300MW机组都采用三油楔轴承。三油楔支持轴承的轴瓦上有三个长度不等的油楔，从理论上分析，三个油楔建立的油膜其作用力从三个方向拐向轴颈中心，可使轴颈稳定地运转。但这种轴承上、下轴瓦的结合面与水平面倾斜角为35度。给检修与安装带来不便。从有的机组三油楔支持轴承发生油膜振荡的现象来看，这种轴承的承载能力并不很大，稳定性也并不十分理想。

可倾瓦支持轴承通常由3～5个或更多个能在支点上自由倾斜的弧形瓦块组成，所以又叫活支多瓦形支持轴承，也叫摆动轴瓦式轴承。由于其瓦块能随着转速、载荷及轴承温度的不同而自由摆动，在轴颈周围形成多油楔。且各个油膜压力总是指向中心，具有较高的稳定性。另外，可倾瓦支持轴承还具有支承柔性大、吸收振动能量好、承载能力大、耗功小和适应正反方向转动等特点。但可倾瓦结构复杂、安装、检修较为困难，成本较高。

关于油楔的讲义

A、哪什么是两个面之间形成液体摩擦的三个条件呢？

这里先简单介绍一下：

1.两表面之间应构成楔形间隙。

2.两表面之间必须有足够量的粘度合适的润滑油。

3.两表面之间应有足够的相对运动速度。

达到了这3个条件，液体摩擦就可以形成，也就是我们平常所说的油膜可以建立。

推力轴承——推力轴承的结构就是在推理盘的正反面各安装了若干块推力瓦片。靠发电机侧的我们一般称之为工作瓦，主要承受正向轴向推力，另一侧的我们称为非工作瓦，主要承受有时瞬出现的反推力。

推力瓦是怎么工作的呢，我们看看上面3个条件，其中第二、第三点就不用说的，是可以满足的。那么关键要搞懂的就是第一点。现在我来具体说说，推力瓦块在瓦架上的支承有两种方式。一种是固定式，这种推力瓦快上就直接将瓦面刮成一个楔形间隙；另一种称为摆动式，是通过一个偏心肋条支承在瓦架上。汽轮机转动后，润滑油跟着推力盘一起转动，进入推力盘与瓦块之间的间隙，当转子产生轴向推力时，间隙中的油层受到压力，并传递给推力瓦块，由于推力瓦快是偏心支承的，受力就产生了偏转，这样就与推力盘之间构成了楔形间隙。这样第一个条件也达到了液体摩擦就可以形成了。

B、径向滑动轴承的工作原理是什么，油膜振荡是怎么一回事儿，如何防止。

当轴开始转动时，由于轴颈有一定的转向，只能在中心连线一侧形成收敛间隙。如果轴颈按顺时针转动，则收敛间隙处于中心连线的右侧，左侧则为发散间隙。根据流体动力学原理，只要轴颈达到一定的转速，在收敛间隙的油膜中间就会产生流体动压力，将轴颈浮起，并推向一边。在一般情况下，轴颈就处于这样一个偏心位置上稳定运转。这就是径向滑动轴承的工作原理。

当载荷稳定、轴的转速不太高时，轴径中心就处在一个稳定工作，轴径中心此时所在的位置叫做平衡位置。当轴的转速增加到某一数值时，轴径中心不再维持在这个平衡位置上运转，而开始围绕平衡位置涡动，即轴心绕平衡位置做一封闭轨迹的运动，这时轴开始产生振幅较小的振动，其振动角频率约为转子角速度的一半，故称半速涡动。

如果转子的转速升至两倍的临界转速时，则半速涡动的频率恰好等于转子的固有频率，适时转子-轴承系统将发生激烈振动，这就是通常所说的油膜振荡。

油膜振荡不仅使振动加剧，而且会造成设备破坏。预防方法主要是在设计时要予以充分考虑，在现场只能靠增加轴承的单位比压以作为应急采取的措施。

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