浙江银驰轴承科技有限公司

油膜温度对抽蓄轴系特性影响分析

2017-08-15

(抽蓄技术交流)
  导轴承特性是影响水轮发电机组轴系振动特性和稳定性的根本因素。导轴承的特性取决于轴承的几何参数及边界条件。为了研究不同轴承几何参数及边界条件对机组轴系特性的影响,本文采用单变量参数分析法,通过分别改变轴承瓦块数,瓦间隙、轴瓦包角、油膜温度参数,运用临界转速和对数衰减率对轴系特性进行分析研究,得到轴承系统对轴系特性的影响规律。
  某大型抽蓄电机组导轴承采用分块瓦结构,其几何参数的选取对轴系特性有一定的影响,但具体的轴承内部哪些特性Z终造成轴承刚度发生变化,进而影响轴系特性,关于这方面的研究很少。传统的研究是直接取定工况下的轴承刚度值,对不同轴承刚度对轴系的特性影响进行了分析。轴承内部因素导致轴系特性变化的研究较少,轴承内部结构分析轴承中的瓦块数、间隙、轴瓦包角、油膜温度等参数对油膜Z小厚度、偏心率、轴承刚度及轴系振动特性的影响,其中由于轴瓦的长度在设计中考虑到安放情况,此处将不在作为一个变量参数进行探讨。Z终利用得到的计算结论为机组轴承的选择优化提供参考。
  水轮发电机组中包括上、下导轴承和水导轴承,上、下导轴承为可倾瓦轴承,水导轴承为筒式轴承。在机组运行中上导轴承、下导轴承和水导轴承对机组的横向振动起着重要的作用,在分析轴系的振动特性时,不可忽略水导轴承。其中水导轴承的几何参数和边界条件:直径D=700mm,长度L=180mm,4块轴瓦,半径间隙为0.15mm,油膜温度为50℃,油膜动力粘度为0.038Pa·s,利用ARMD的Journal模块计算得到水导轴承的刚度阻尼值,分析研究中主要针对上导轴承和下导轴承进行分析,利用ARMD的Title模块进行计算分析。上、下导的基本参数:上导轴承直径D=700mm、长度L=180mm,下导轴承直径D=900mm、长度L=175mm。机组的工作转速n=500r/min,承受的两个外部载荷力大小:F磁不平衡力=7.9×105N,F水力不平衡力=9.120×104N。然后通过临界转速和对数衰减率这两个判断轴系振动特性和稳定性的基本要素来体现轴系特性随轴承特性变化的规律。
  对滑动轴承来说,润滑油Z重要的性质是其粘度和温度。如果粘度太低,轴承的承载能力不足;如果粘度太高,功率损耗大、运转温度高。但油温高,润滑油粘度下降。因而靠提高润滑油粘度来增加轴承承载能力有一定限制。
  通过在轴瓦块数为8块,在轴承宽径比不变的条件下,上、下导轴承轴瓦包角分别为22.5°、25°。轴承的载荷力均加在Y方向,轴承间隙为0.11mm。当温度高于80℃时,以矿物油为基础油的润滑油老化速度将加快。影响润滑油老化速度的还有润滑油总量和润滑油流量的比值。故现分别对油膜温度为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃时轴承油膜特性及轴系特性进行分析。润滑油在不同温度下的运动粘度不同,随着油温逐渐升高,润滑油的动力黏度逐渐减小,在承载力不变的情况下,轴承承载量系数增大,轴承偏心率与承载量系数成正比关系,即轴承偏心率呈增大趋势,在间隙值不变的条件下,偏心率增大,故油膜Z小厚度减小,刚度在一定方位呈现增大趋势。一阶临界转速及对数衰减率均变化很小,二阶的临界转速呈降低,对数衰减率呈增大趋势。
  结果显示:随着瓦块数和包角的增加及油膜温度的降低,轴承的偏心率逐渐减小,油膜Z小厚度逐渐增大,但随着半径间隙的增大,轴承偏心率和油膜厚度均增大。其中随着轴承参数的变化,一阶临界转速和对数衰减率变化很小,二阶临界转速呈现不同的变化趋势。Z终为以后的轴承选择或运行提供一定的参考依据。