a.我國(guó)90年代初才開(kāi)始研制開(kāi)發(fā)，在1989-1993年期間，彈性金屬塑料軸瓦在映秀灣、白山、鹽鍋峽、八盤(pán)峽、大化、葛洲壩等水電站機(jī)組投人試運(yùn)行和運(yùn)行，推力由1MN級(jí)到30MN級(jí)上了四個(gè)等級(jí)，基本取得了比較滿意的運(yùn)行效果，國(guó)內(nèi)其它電站的一些老機(jī)組也希望改造，逐漸由彈性金屬塑料瓦取代巴氏合金瓦。但是，由于彈塑瓦的瓦面材料為聚四氟乙烯塑料，其性能與原巴氏合金明顯不同，一些設(shè)計(jì)參數(shù)和性能指標(biāo)需要研究和確定，在潤(rùn)滑理論和制造技術(shù)等方面提出了很多新課題。目前，針對(duì)大型水電機(jī)組推力軸承應(yīng)用彈塑瓦，已進(jìn)行了一些潤(rùn)滑理論研究，這些工作為彈塑瓦的應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)。然而，在使用中有時(shí)也發(fā)生瓦溫偏高、甚至燒瓦的情況。由于彈塑瓦的結(jié)構(gòu)和工藝復(fù)雜，制造成本較高，為了提高現(xiàn)場(chǎng)裝機(jī)運(yùn)行的成功率，進(jìn)行。氟塑料層厚一般為2~3mm，青銅絲為5mm左右，用以增大氟塑料復(fù)合層的彈性模量，減小總的變形值。氟塑料是無(wú)極性螺旋直鉸鏈型的聚四乙烯聚合物結(jié)晶體，白色、無(wú)毒、無(wú)味，耐熱250弋、不燃燒、不粘附、即使融化也不會(huì)與金屬枯附，它與鋼和巴氏合金的干摩擦系數(shù)分別為//=0.04-0.08和n=0.15~0.2，具有自潤(rùn)滑性，不受是否有潤(rùn)滑劑的影響，安裝時(shí)不需涂動(dòng)物油亦能盤(pán)車，它酎物候性好，自然老化期長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年之久。彈塑瓦除具有巴氏合金瓦的一些優(yōu)點(diǎn)外，因其復(fù)合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，它還具有強(qiáng)的抗環(huán)境能力（即使?jié)櫥椭谢烊怂趾突覊m仍能正常工作）以及均衡負(fù)荷和嗯收振動(dòng)的能力。但是，氟塑料是絕緣體，雖對(duì)軸電流起到良好的絕緣作用，但是導(dǎo)熱性能比鋼和巴氏合金低99.4%，使瓦面的熱量不容易傳散。
（2）試驗(yàn)條件模擬試驗(yàn)在哈爾濱理工大學(xué)軸承。模擬試驗(yàn)臺(tái)最大軸向推力為392kN，主軸最篼轉(zhuǎn)速為1700i/rain.綜合中、大型電站工作條件，模擬圓周速度選擇為15.3m/s，瓦面工作負(fù)荷壓力由3.0~8MPa變化，分別測(cè)試瓦溫、油溫和電機(jī)拖動(dòng)電功率，瓦溫以5、7、8處3點(diǎn)的平均值表示。
2模擬試驗(yàn)結(jié)果及分析（1）固定工況彈塑瓦的瓦溫是在固定圓周速度i>= 15.3m/s、負(fù)荷壓力p=5.4MPa的工況條件下，分別測(cè)得的巴氏合金瓦和彈性金屬塑料瓦在油槽水冷卻時(shí)的瓦溫隨時(shí)間的變化。由圖可見(jiàn)，大約在40min后，兩種瓦的瓦溫都處于穩(wěn)定不變狀態(tài)，巴氏合金瓦的溫度穩(wěn)定在51.8，彈性金屬塑料瓦則穩(wěn)定在33.57，明顯比巴氏合金瓦溫低18.23.巴氏瓦和彈塑瓦的瓦溫油溫隨時(shí)間的變化（2）不同負(fù)荷壓力下拖動(dòng)電機(jī)電功率拖動(dòng)電機(jī)電功率反映了去掉空載時(shí)的損耗，近似于軸瓦負(fù)荷所產(chǎn)生的摩擦熱損耗。為在圓周速度u.=15.3m/s、負(fù)荷壓力由p=3.0~8MPa變化時(shí)，拖動(dòng)電機(jī)電功率隨負(fù)荷壓力的變化。由圖可見(jiàn)，無(wú)論在低負(fù)荷壓力還是在高負(fù)荷壓力，彈塑瓦的電功率均低于巴氏瓦，并且負(fù)荷壓力越高差值越大，說(shuō)明使用彈塑瓦具有較低的摩擦熱損耗。當(dāng)負(fù)荷壓力為6MPa時(shí)，巴氏瓦拖動(dòng)電機(jī)電功率增加到65kW，而當(dāng)負(fù)荷壓力為6.5MPa時(shí)，巴氏瓦的拖動(dòng)電機(jī)電功率急劇增加到82kW；同時(shí)，巴氏瓦的瓦溫也迅速升高到80尤，不得不中斷試驗(yàn)。然而，在彈塑瓦的試驗(yàn)中，即使負(fù)荷壓力增加到8.0MPa，拖動(dòng)電機(jī)電功率也沒(méi)有明顯增加。此外，從的彈塑瓦在圓周速度u=15.3m/s、負(fù)荷壓力P=8MPa試驗(yàn)條件下所測(cè)得的瓦溫隨時(shí)間的變化發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)40min以后，瓦溫和油溫曲線基本是24一條穩(wěn)定不變的水平線，彈性金屬塑料瓦的瓦溫為40.95.這表明彈塑瓦在較高的負(fù)荷壓力下仍能維持較好的工作性能，具有較低摩擦熱損耗。
彈塑瓦的瓦溫和油溫隨時(shí)間變化分析以上試驗(yàn)結(jié)果，可以得出在圓周線速度15.3m/S條件下，巴氏瓦的安全運(yùn)行負(fù)荷不大于6MPi，而塑料瓦的安全運(yùn)行負(fù)荷可以達(dá)到或高于8MPa，另外還發(fā)表彈塑瓦的瓦溫始終低于巴氏瓦的瓦溫，而使用彈塑瓦時(shí)油槽溫度卻略高于B氏瓦的油槽溫度，如所示。此外，從下面水電站真機(jī)試驗(yàn)的結(jié)果幾乎得到同樣的結(jié)論。為何會(huì)產(chǎn)生彈塑瓦的瓦溫偏低現(xiàn)象，這是一個(gè)值得深人研究的理論問(wèn)銓。根據(jù)經(jīng)典雷諾方程建立的潤(rùn)滑理論，在同樣的工作條件、瓦塊尺寸情況下，兩種瓦塊工作中發(fā)熱量是相同的，而彈塑瓦的瓦面材料為聚四氟乙烯，其導(dǎo)熱性很差，導(dǎo)熱系數(shù)為。24W/mK，比一般金屬小300多倍。在同樣發(fā)熱量條件下，彈塑瓦瓦面溫度應(yīng)比巴氏瓦高，這與試驗(yàn)結(jié)果相矛盾。這里引用近年來(lái)提出的邊界滑移理論加以分析。該理論與經(jīng)典潤(rùn)滑理論的不同點(diǎn)在于，假設(shè)聚四氟乙烯與潤(rùn)滑油的界面存在滑移，滑移使得鏡板與彈塑瓦之間的潤(rùn)滑油的流量增大，從而抵消或降低了因彈塑瓦瓦體熱傳導(dǎo)小而產(chǎn)生的油膜溫升，導(dǎo)致彈塑瓦瓦溫偏低。另外，從油槽溫度的測(cè)試結(jié)果也間接表明，在同樣水冷卻條件下，使用彈塑瓦導(dǎo)人油槽的潤(rùn)滑油溫度略高于巴氏瓦的油溫，說(shuō)明摩擦區(qū)較多的熱量被導(dǎo)出，使得彈塑瓦的油槽溫度略高。除此之外，從的拖動(dòng)電機(jī)電功率測(cè)試結(jié)果可知，彈塑瓦具有較低的摩擦損耗，這是因?yàn)榫鬯姆蚁┎牧媳砻婺艿汀⒉徽掣健⒛Σ料禂?shù)低、具有自潤(rùn)滑性使得彈塑瓦具有較低的摩擦轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生較低的摩擦熱，導(dǎo)致瓦溫較低。
3工業(yè)試驗(yàn)及總結(jié)（1）工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果為考察彈塑瓦的應(yīng)用效果，本文分別制造了幾套彈塑瓦進(jìn)行裝機(jī)試驗(yàn)。表1摘錄了幾個(gè)水電站將巴氏合金瓦改造成彈性金屬塑料瓦的實(shí)際運(yùn)行性能記錄結(jié)果。由表1可見(jiàn)，無(wú)論在最低運(yùn)行負(fù)荷3.2MPa，還是在最高運(yùn)行負(fù)荷7.IMPa，彈性金屬塑料瓦的瓦溫比巴氏合金低12.6-22.9，這一真機(jī)試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了試驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)的正確性。
表1四電站彈性金塑料推力瓦工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果電站名稱映秀海白山鹽鍋峽八盤(pán)峽機(jī)組號(hào)3號(hào)卜5號(hào)7號(hào)1號(hào)發(fā)電機(jī)容童（跚）發(fā)電機(jī)型號(hào)水輪機(jī)型號(hào)推力負(fù)荷（kN）單位負(fù)荷（Mft）圓周速度巴氏瓦平溫巴氏瓦平削1溫（t）1料瓦平均M（t）（2）彈性金屬塑料瓦應(yīng)用總結(jié)根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果和彈塑瓦的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，彈塑瓦與傳統(tǒng)應(yīng)用了近百年的巴氏合金瓦相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：安裝、檢修時(shí)瓦面不需要刮研；盤(pán)車時(shí)瓦面不用涂抹動(dòng)物油脂；取消篼壓油頂起裝置；啟動(dòng)時(shí)不受油箱內(nèi)油的低溫限制；允許在停機(jī)以后再起動(dòng)的熱工況起動(dòng)；允許在10%額定轉(zhuǎn)速以下制動(dòng)，以致于允許惰性停機(jī)；允許較長(zhǎng)時(shí)間不頂轉(zhuǎn)子起動(dòng)；一經(jīng)裝機(jī)以后，幾乎不需要維修，縮短整機(jī)檢修時(shí)間；簡(jiǎn)化了開(kāi)機(jī)程序，適應(yīng)快速起動(dòng)、停機(jī)，使電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)壓更加機(jī)動(dòng)靈活。
巴氏合金瓦改造成彈性金屬塑料瓦以后，不僅實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)起機(jī)停機(jī)、安全可靠性高的目標(biāo)，還使水電站有可能實(shí)現(xiàn)增容挖潛和非常情況的適應(yīng)能力。例如白山發(fā)電廠五臺(tái)300MW水輪發(fā)電機(jī)組，原巴氏推瓦負(fù)荷5.7MPa，經(jīng)常因瓦溫高而被迫停機(jī)；改造成彈性金屬塑料瓦之后，盡管負(fù)荷增大到7.IMPa，但瓦溫未增大，而且機(jī)組發(fā)電容量從300MW提高到330MW，相當(dāng)于五臺(tái)機(jī)增容150MW，如同新建一座150MW的發(fā)電站，每年為電網(wǎng)提供調(diào)峰電力1.5-2八盤(pán)峽水電站只有1號(hào)機(jī)組是由巴氏合金瓦改為彈性金屬塑料瓦，2號(hào)國(guó)產(chǎn)機(jī)和3、4號(hào)瑞士進(jìn)口機(jī)尚未改造。1995年8月中旬黃河上游洪水沖擊時(shí)，致使全部水冷系統(tǒng)不能正常工作，結(jié)果2、3、4號(hào)機(jī)因瓦溫過(guò)篼而被迫停機(jī)。只有1號(hào)機(jī)工作，塑料瓦溫僅升到47.5，―直運(yùn)行到洪峰過(guò)去。
4結(jié)論彈性金屬塑料瓦不僅瓦溫和油溫較低，而且承載能力也超過(guò)了巴氏合金瓦，完全可以代替巴氏合金瓦在大型水電機(jī)組中應(yīng)用。應(yīng)用中取消了篼壓油頂起裝置，具有不需研瓦，盤(pán)車時(shí)不用潤(rùn)滑油，停機(jī)后即能熱起動(dòng)也能冷起動(dòng)，允許低速制動(dòng)和惰性停機(jī)等優(yōu)點(diǎn)。由于彈塑瓦的耐高溫、耐磨和優(yōu)異的電絕緣性，在其它軸承系統(tǒng)中也具有廣闊的應(yīng)用前景。
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