水轮发电机组推力轴承应用巴氏合金瓦已成功地运用了多年，随着机组容量的加大，推力轴承的负荷也越来越大，象三峡机组6000t级推力轴承，采纳普通构造的巴氏合金瓦推力轴承，抵达或超越了巴氏合金瓦推力轴承的应用极限。为理处置国产钨金瓦推力轴承在一些电站运行中的缺欠，特别是处置三峡机组推力轴承国产化的问题，从1989年开端，国内开展了弹性金属塑料瓦的研制，1990年8月，第一套100t级弹性金属塑料瓦投人运行，此后相继研制出700t级、1800t级、3000t级的塑料瓦，均获得了比较称心的成效。1997年研制成功三峡弹性金属塑料瓦推力轴承。先后在数十家电站的水轮发电机组中使用了这种轴承，运行状况普遍良好。近年来弹性金属塑料瓦在水轮发电机组导轴承和卧式机组径向轴承中也得到了应用。

　　1弹性金属塑料瓦推力轴承的长处塑料瓦推力轴承的长处与瓦面材料的机械特性和物理特性亲密相关，主要起因在于以下几个方面：第一，瓦面材料的绝热性使瓦体温度散布相对均匀，轴瓦热变形较小。第二，瓦面复合材料在散布压力下的压缩变形，对轴瓦的热变形可以产生适当的补偿。

　　第三，塑料瓦面的变形合理，在雷同工况下，塑料瓦推力轴承的承载才干比巴氏合金瓦的大。第四，由于塑料瓦的自光滑性能好，其许用最小油膜厚度比巴氏合金瓦的小。

　　依据水轮发电机组塑料瓦推力轴承的运行和试验经历，与巴氏合金瓦相比，有以下长处：装置、检修简略，不需刮研瓦。

　　许用单位压力高，使得其许用单位压力可达6.0MPa，已运行的机组中，最大已达6.33MPa（白山4号机）。

　　不须要高压油顶起系统，可以滴油光滑盘车，并允许热启动。

　　允许冷却水意外断水工夫长，一般为15min，最长做过2h试验（石泉电厂）。

　　~15%额定转速（均匀线速度1.8~2m/S）下，加闸停机，减少了闸的磨损程度及其污染。

　　能在光滑油中进水5%状况下正常运行（运行工夫不超越4h）。当有杂质进人时能产生包容，减少磨损和延缓事故发作。

　　有绝缘作用，使轴承和轴之间坚持绝缘。

　　弹性金属塑料瓦除了在水轮发电机组推力轴承上应用外，还应用在水轮发电机组导轴承；火电站的锅炉空气预热器旋转装置轴承、大型球磨设施的导轴承和托轮轴承及循环荥电机推力轴承和导轴承等；陶瓷厂大型球磨设施导轴承和托轮轴承；大型栗站的水栗电机推力轴承和导轴承；水泥厂托轮轴承；大型矿山设施采掘机械轴承等大型设施的滑动轴承上。

　　2弹性金属塑料瓦推力轴承热弹流光滑性能剖析瓦面油膜的不等温、不等压性和瓦及镜板的热弹变形是大型水轮发电机推力轴承的运行特点。油膜温度、油膜压力及油膜厚度可充分体现推力轴承性能的优劣，而这3个重要参数取决于负荷、转速、瓦面人油温度、油粘度、瓦尺寸大小、几何形状、镜板工作面的平面度、瓦面及镜板面的热弹变形等。一般可通过联立求解光滑油膜的动压（雷诺方程）、热能量、粘度-温庹、油膜厚度等方程及瓦和镜板的热传导、热弹变形等方程来迭代求解出推力轴承的性能参数，进而描绘其光滑过程的特征。由于塑料瓦面可能存在（瓦面）滑移现象，对塑料瓦轴承性能停止数值求解过程中，与巴氏合金瓦轴承性能的数值求解相比，仅在雷诺方程上有不同的思考。对推力轴承和镜板推力头的热弹变形也要停止全面思考。

　　由于光滑油是一种极性分子，与金属外表可以形成较强的吸附层，经典雷诺方程就是以这种无滑移边境条件如果建设的，但关于弹性金属塑料瓦推力轴承，氟塑料的外表能很低，对光滑油的吸附作用较小，在一定条件下，光滑油膜在塑料瓦外表可能产生滑移。对弹性金属塑料瓦推力轴承的热弹流剖析就要思考到这种影响。

　　计人滑移影响的油膜速度边境条件：压力，"为油膜粘度，cy为镜板旋转角速度，V为径向压力滑移因子，为周向压力滑移因子，为周向剪切滑移因子。

　　柱坐标模式的运动方程和间断方程别离为：对方程组（3）的前两式停止z向积分并计人油膜速度边境条件，停止推力轴承和镜板推力头的热弹变形计算，所得计算结果的准确性较高且不受轴承构造和镜板推力头的构造限制。

　　推力轴承三维热弹变形剖析，瓦面温度按油膜温度散布输人，瓦面力载荷按油膜压力散布输人，其它各面按对流换热边境停止计算，推力瓦和托瓦间为三维接触外表，依据支承构造加相应的铰支约束，限制住瓦的刚体位移。

　　u）推力轴承的热弹变形计算（b）镜板推力头的热弹变形计算塑料瓦推力轴承和镜板热弹变形计算思考到镜板推力头构造和受力周期对称的特点，取其瓦块数Z的倒数为三维热弹变形剖析模型。依据镜板温度的丈量结果，发现对油膜温度散布经适当处置后可表征镜板面的温度散布。镜板面的力载荷按油膜压力散布输人，并计人镜板推力头的重力和离心力。其它各面按对流换热边境条件停止计算，推力头和镜板接合面为三维接触外表，依据镜板推力头的详细构造加相应的铰支约束，限制住镜板推力头的刚体位移。

　　所示的弹性金属塑料瓦推力轴承为双托盘支承构造，在较高的负荷下可呈现瓦面整体为凸形。但在瓦的中部微凹，这是由于其复合层的压缩模量较小所致。塑料瓦面的进、出油边均有楔形坡口，有利于启动时进油和调整瓦面形状。镜板面的变形沿径向下凸，沿周向上凹，即沿周向为波浪形。镜板在力载荷作用下，周向变形的高点处在瓦上，低点处在瓦间，径向变形在外径侧上翘；镜板在温度载荷作用下，周向由于恒温而不产生变形3径向变形为下凸，镜板面的综合变形为径向下凸，外径侧上翘，沿周向为波浪形。

　　镜板面的径向倾斜简直可以和瓦面的径向倾斜相对消，这是因为油膜上产生的压力与推力瓦支承产生的力矩为了抵达均衡使推力瓦自动倾斜所形成的。另外，塑料瓦面的凹变形可以对消镜板面的径向凸变形，这也是弹性金属塑料瓦推力轴承进步承载才干的主要方面之一。

　　（3）弹性金属塑料瓦的滑移影响弹性金属塑料瓦面的剪切滑移和压力滑移使得轴承的承载才干略有降低，而在理论中弹性金属塑料瓦较相应的巴氏合金瓦的承载才干高。这归因于弹性金属复合层在推力轴承上表现出的优异性能。换言之，弹性金属塑料瓦的瓦面整体变形比巴氏合金瓦的整体变形更合理，油膜厚度散布更均匀，最小油膜厚度增大，滑移对轴承性献的影响小于瓦面的整体变形对轴承性能的影响。

　　3弹性金属塑料瓦推力轴承的设计弹性金属塑料瓦推力轴承的一般运行条件为单位压力不大于7.0MPa，均匀线速度不大于40m/s，机组启动时轴承油槽内油温度不低于5T，运行时热油温度不超越50*.三峡弹性金属塑料瓦试验推力轴承在电站应用的塑料瓦，以摩擦面材料的类型大致分为两类，即纯聚四氟乙稀材料和有添加剂的聚四氟乙稀材料。无论哪种材料，在构造上均大致雷同，即在摩擦材料和金属瓦基之间是一层绕簧状的青铜丝，这种材料被称为弹性金属层，其作用是连贯塑料材料和金属瓦基并改善塑料层的物理性能。

　　因材料不同，在制造工艺上有一定的区别，有添加剂的塑料瓦面材料的加工是将塑料及添加剂粉末按要求压缩成型，而后在加热炉停止气体爱护加热烧结，最后与金属瓦基停止钎焊及外表加工。这种弹性金属塑料瓦面为灰色（）。纯聚四氟乙稀材料的塑料瓦一般制造工艺是用聚四氟乙稀材料与绕簧状铜丝层、金属瓦基停止加热压焊和烧结、加工外表的。这种弹性金属塑料瓦面为白色。废品瓦的弹性金属塑料复合单位压力较大，其复合层的压缩模量相应选取较大值，这样可使瓦面的热弹变形控制在合理的范围内。

　　从可以看到，含有添加剂的聚四氟乙烯比纯聚四氟乙烯耐磨。关于频繁启动的调峰水轮发电机组，其推力轴承的瓦面材料选用含有添加剂的聚四氟乙烯为宜，可提篼推力轴承的使用寿命。其它机组的推力轴承，两种瓦面均可选用，其制造本钱相差无几。

　　含有添加剂的聚四氟乙烯的相对磨损率由于弹性金属塑料瓦推力轴承的许用单位压力高，与巴氏合金瓦相比；可以使用雷同大小的瓦基，但瓦面可以缩小一些。或者适当减小瓦基尺寸，以抵达减小瓦面的宗旨。这样，即能利用弹性金属塑料瓦的优异性能，又可降低本钱。

　　弹性金属塑料瓦推力轴承的型面依据瓦面材质的不同而有所区别。试验钻研标明，白色瓦面的弹性金属塑料复合层的压缩模量相对较小，其型面的设计是否合理，尤为重要。由于水轮发电机组的转子重量在机组启动之前就由推力轴承承担，相当于推力轴承存在预负荷，从可以看到，随着两次启动工夫距离的加大，弹性金属塑料瓦推力轴承在启动时的静摩擦系数增加，这主要是由于弹性金属复合层的蠕变特性，使瓦面和镜板面越来越趋于全面的接触，接触面之间的光滑油逐渐减少。在机组启动时，瓦面不具备快速建设油膜的条件，很容易产惹事故。而灰色瓦面的弹性金属塑料复合厚的压缩模量相对较大，对型面的要求次之，某一大型电站的灰色瓦的弹性金属塑料瓦推力轴承，未停止型面设计，而其运行正常。弹性金属塑料瓦推力轴承的理想型面为曲面，由于其曲率十分小，机械加工比较艰难，所以其型面一般设计成梯形，关于单向运行的塑料瓦推力轴承，进油边的斜边比出油边的斜边大，可依据塑料瓦推力轴承的构造和工况，对其停止热弹流光滑性能剖析，并作出较准确的设计。不论是白色瓦面，还是灰色瓦面，具有合理的型面，对塑料瓦推力轴承有利而无弊。弹性金属塑料瓦推力轴承要具有一定的型面，就是要在机组启动时，瓦面可以较快地建设油膜，并能适当调整瓦面形状，充分发挥弹性金属塑料瓦推力轴承所应具有o*砾班50的优异性能。

　　塑料瓦推力轴承摩擦罕、数与停机工夫的关系为了方便检测瓦面的磨损状况，在同一套瓦中的数块瓦的瓦面出油一侧，加工数个同心环沟槽，深度弹性金属塑料瓦推力轴承的温度监测，一般沿用巴氏合金瓦推力轴承的温度监测办法，在瓦基上装置热电阻，这样所丈量的温度与瓦面的实际温度相差较大，由于塑料层的导热性能很差，监测到的温度比瓦面的实际温度要低很多，一般为10~30K，且反馈滞后，不能代表推力轴承运行温度的实际状况。实验丈量结果标明，瓦面温度的最高区域在均匀半径附近的出油边一侧。而瓦面压力散布则是在瓦面的相应支承地位为高压区，瓦面周边压力为零。这样，在弹性金属塑料瓦的出油边一侧，距瓦边20~50mm的均匀半径附近，轴向装置小型温度传感器，传感器探头可在瓦面下0.2mm左右。这一地位是高温区，且油膜压力又低，不容易发作泄漏。采纳半导体温度传感器，热敏电阻或热电阻，均可实如今线监测塑料瓦的最高温度。传感器装置孔要采取适当的防漏措施。

　　4小结从1989年开端，国内停止弹性金属塑料瓦推力轴承的研制，如今所研制成功的弹性金属塑料瓦推力轴承，负荷从几十吨到最大为6000t级。如今已有很多厂家可以消费。弹性金属塑料瓦推力轴承也已在水电站等使用推力轴承的设施中遍布应用。

　　三峡弹性金属塑料瓦推力轴承于1997年在哈尔滨大电机钻研所研制成功，标记着弹性金属塑料瓦推力轴承的钻研、设计、制造等关键技术已趋于成熟。

　　如今正向弹性金属塑料瓦导轴承和径向轴承遍布推广。弹性金属塑料瓦的滑移现象有也已有所认识，进一步的钻研将使弹性金属塑料瓦技术更加完善。

　　弹性金属塑料瓦推力轴承处置了水轮发电机向超大型化开展的难题，进步了水轮发电机组的平安牢靠性，降低了事故率。弹性金属塑料瓦的研制成功，使滑动轴承技术呈现了一次大的飞跃。它的宽泛应用，必将产生宏大的经济和社会效益。