電力工程師職稱范文淺談水電站發電機組軸承

　　摘要：面向農村中小水電站運行值班及維修人員簡介滾動軸承及滑動軸承區別，滑動軸承的工作原理及其刮削裝配技術要求，刮削方法。可幫助基層維修人員了解及掌握中小水電站發電機軸承檢修要領，引導其進一步專研滑動軸承檢修技術。同時建議缺乏專業機械維修力量的農村中小型發電站就近聘請有經驗的專業人員(鉗工)進行機組軸承維修，這是提高維修效果、節省開支的一個方法。

　　關鍵詞：滑動軸承,軸承合金,刮削,小水電機組檢修

　　引言：中小水電站多地處偏遠，運作值守人員的文化素質和技術水平相對比較底下，其管理也普遍不高。對于運行溫度偏高的水輪機軸承，由于檢修水平有限，往往只能采用降低負荷的方法“帶病”運行，水資源不能充分利用，潤滑油因溫度過高加速惡化增加換油費用，同時極易造成軸承更嚴重的損壞，影響了小水電站效益的發揮。

　　水電站發電機組有軸承。軸承的作用：一是為支撐軸并保持軸的旋轉精度;二是為減少摩擦和磨損。

　　軸承可以分為滾動和滑動軸承兩大類。滾動、滑動軸承區別首先在結構上，滾動軸承是靠滾動體的轉動來支撐轉動軸，因而接觸部分是一個點(對于圓柱滾子是一條線)，滾動體越多，接觸點越多。滑動軸承是靠平滑的面支撐轉動軸，接觸部分是一個面;其次在運動方式上，滾動軸承運動方式是滾動，滑動軸承運動方式是滑動，運動形勢是不同的。

　　日常生活最常見的軸承由內圈、外圈、滾動體(鋼珠或圓柱滾子)、滾動體保持架組成。這類軸承，屬于滾動軸承。滾動軸承具有摩擦阻力小，啟動靈敏、潤滑簡便、易更換等優點，因而在車輛、電動機等一般機器中獲得廣泛應用。但在高速、高精度、重載、要求壽命長等場合下，滑動軸承就顯出它的優異性，滑動軸承工作平穩、可靠、無噪聲。在液體潤滑條件下，滑動表面被潤滑油分開而不發生直接接觸，從而大大減少摩擦和表面磨損，油膜還具有一定的吸振能力。所以在汽輪機、大型電機中多采用滑動軸承。農村中小水電站發電機軸承多為滑動軸承。

　　電站運行要求值班員密切注意運行中的發電機軸承潤滑油(透平油)的油質、油位和軸承溫度、轉速以及冷卻水的狀況。這是由滑動軸承的結構特點、工作原理所決定的。

　　滑動軸承是利用潤滑油的粘性和軸的高速轉動，把潤滑油帶進軸和軸承孔間的(楔形)空隙，形成幾十微米厚的壓力油膜，將大軸托起，避免了軸和軸承支座(導軸瓦)的“干摩擦”，使發電機組得以長期且高速的運轉。

　　這種借助相對運動(轉動)在軸承間隙中形成的壓力油膜稱為“動壓油膜”。為了形成動壓油膜，維持機組的長期穩定運轉，在軸承的機械結構中必須有一些特殊的設計。如工作表面間必須有楔形間隙、可靠的供油機構，另外還需要轉速、潤滑油粘度、軸承間隙三者之間有恰當的配合。

　　因為轉速過低不利于動壓油膜的形成，所以一般規定轉速降至額定轉速35%時，需投入制動(剎車)。目的就是為了避免機組長時間在低速區運轉，潤滑不良而損壞軸承。

　　為了減少摩擦還需要選擇適當的材料制作軸瓦。材料有多樣，包括橡膠、塑料、耐磨鑄鐵、銅基(鋁基)合金、巴氏合金等等多種。其中以巴氏合金性能為優，較為常用。

　　軸承合金(又稱巴氏合金)有錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金兩大類。巴氏合金具有摩擦系數小，對油的吸附性強，易跑合等優點。但價格較貴且機械強度較差，因此只能澆鑄在鋼、鑄鐵上配合使用。一般常見的是雙層金屬的軸瓦，即將軸承合金澆鑄或壓合在鋼、鑄鐵之上，使兩種金屬性能取長補短——軸承合金柔軟但摩擦系數小，鋼和鑄鐵有足夠的機械強度、硬度。

　　巴氏合金在110℃開始軟化，為了安全，在設計、運行中常將溫度控制得比110℃低30—40℃。比如，設定機組軸承65℃時報警，70℃時自動保護跳閘。

　　巴氏合金硬度較低，運行中能承受的壓強(許用壓強)也較低。實踐證明，運行中的軸承發熱升溫的主要原因可以粗略地歸結于軸瓦所受壓強p和轉速v這兩個因素。用p×v表示軸承發熱的原因，p×v值越大，軸承溫升越高。因此新裝配或大修的軸承必須經過仔細研刮(刮瓦)，提高軸瓦工作面精度，使導軸瓦與軸頸(徑向)、軸瓦與推力盤(軸向)充分接觸。這是減少軸瓦壓強、使軸承摩擦面間保持有壓力油膜，從而降低軸承運行溫度的必要措施。

　　比如：國標《水輪發電機組安裝技術規范》中規定：

　　臥式水輪機組推力瓦研刮，接觸面積應達75%，每平方厘米應有1～3個接觸點。下導軸瓦與軸頸沿軸瓦長度應全部均勻接觸，每平方厘米應有1～3個接觸點。

　　某站機組《使用說明書》規定：軸瓦在安裝前，必須進行仔細的人工研刮，推力瓦每平方厘米必須有4～5個接觸點，導軸瓦與主軸接觸面必須有3～4個接觸點.

　　可以看到“國標”及各技術資料都對“刮瓦”做了明確的規定，要求不盡相同，無非精益求精。接觸點愈多、愈細、愈均勻，表示滑動軸承刮研得愈好。一般來說，接觸點愈細密愈多，刮研難度愈大，生產中應根據滑動軸承的性能和工作條件來確定刮研要求。

　　但在實際修配中，小電站運行值守及檢修人員中具備專業機械知識、具備專業機械修配鉗工技能的畢竟很少，由于認知水平和技術水平的局限，軸瓦的研刮精度往往還沒達到上述要求，就安裝運行，這樣就會造成軸承運行溫度偏高。因為不得要領，盡管檢修中反復裝配，耗時耗力，仍難達到預期效果，使機組保持在理想運行狀態，溫度還是偏高。溫度過高勢必加速透平油的惡化，油質惡化潤滑效果必然下降，造成惡性循環。為了透平油的使用壽命，溫度最好控制在45℃左右，裝配精良的軸承是可以達到這個溫度要求的。

　　巴氏合金是硬度相對較低的金屬，其鏟刮加工的勞動強度相對較低，軸瓦的面積也不大，只要方法得當，耐心施工，應當能夠達到技術規范所要求的效果。

　　刮瓦(即刮削、鏟刮)一般要經過粗刮、細刮、精刮、刮花紋等幾個過程，粗刮要求整個刮削面連續推鏟，刀跡連成長片。針對粗刮出現的四周高、中間低的現象，須四周多刮幾次，每刮一遍應轉30—45°的角度，直至每25mm×25mm有4—6個點;細刮要求刀跡寬而短，每刮一遍要換45°方向再刮第二遍，在整個刮削面上達到每25mm×25mm有12-—25個點，結束細刮;等等，各步驟各有操作要領，《機械鉗工手冊》這類書籍都有詳盡的指導。限于篇幅，在此不做贅述。

　　刮削有專門的工具，平面刮削(推力瓦)應用“平面刮刀”，常見的三菱刮刀屬于“曲面刮刀”，適合刮上下導瓦。選用適合的刀具，將刀頭磨成適合的形狀，可以事半功倍，效率更高，效果更好。

　　機床等精密機械設備組裝生產過程中，離不開“鏟刮”這一精密加工工序，所以在各類機床廠或機械行業實力較強的地區(如我區的桂林市、柳州市)都有經驗豐富的專業鏟刮鉗工、裝配鉗工及技術人員。農村中小型發電機組滑動軸承機械結構相對簡單，軸承合金硬度小、工作面積也較小，完成這類機組滑動軸承的鏟刮及裝配，對于經驗豐富的專業鏟刮鉗工、裝配鉗工及技術人員而言是相對簡單的任務。缺乏專業機械維修力量的農村中小型發電站就近聘請這些專業人員進行機組軸承維修，按件計酬，不失為提高維修效果、節省開支的一個方法。

　　以上所指巴氏合金滑動軸承在汽輪機、大型電機中也有廣泛的應用。一些小型發電機也有直接使用滾動軸承的。在一些立式機組中還有使用橡膠(尼龍)軸瓦的，直接用清水潤滑和冷卻，橡膠(尼龍)水潤滑軸承的結構簡單、運行可靠、安裝檢修更方便。

　　結論：了解滑動軸承的基本工作原理，可提高小水電運行值守人員及檢修人員認知水平，認識發電機組開關機倒閘操作每一步驟的意義，進而嚴格執行操作規范。掌握滑動軸承基本刮削知識，并在檢修中實踐，非專業鉗工也能逐步提高技能水平，直至成為“行家”。機組操作正確規范，檢修工作及時且合格、才能保障小水電站機組安全經濟運行。