中国储能网讯:推力轴承是抽水蓄能发电机组最核心的组成部件之一,其工作状况直接影响机组的安全可靠运行。目前国内外抽蓄电站推力轴瓦均采用巴士合金瓦材料,尚无应用非金属复合材料推力轴承的案例。主要采用金属推力瓦+高压油顶起系统,开机和停机过程中,必须运行高压油顶起系统。
抽水蓄能弹性金属塑料瓦是近几年一直在研制新技术,虽然到目前为止对抽水蓄能塑料瓦在弹性流体动压润滑理论、机械力学特性等方面还没有比较深入的了解,但在国内抽水蓄能电站尚没有实际运行经验。它从常规机组运行的情况看确实有许多巴氏合金瓦无法比拟的优点。下面介绍一下抽水蓄能弹性金属塑料瓦面材料一些认识。
1. 金属复合材料推力轴承历史
(1)1969年生产了一台铜粉塑料瓦。1974年11月,第一台青铜丝弹性金属塑料瓦,应用与列宁-伏尔加水电站
(2)1988年做出了第一台DU型金属塑料瓦,于1989年在福建船厂溪电站投运
(3)至1993年,先后在多个电站应用。如龙羊峡、葛洲坝、丹江、白山等电站均引进前苏联的弹性金属塑料瓦;2000年后,如公伯峡、龙头石、引子渡等电站机组均采用了弹性金属塑料瓦,并取得了良好的效果。
2. 金属复合材料推力轴承特性
(1)塑料瓦流体动压润滑特性是很特殊的,与巴氏合金瓦相比有很大的差别,塑料瓦面与巴氏合金瓦面对油膜的吸附能力有本质的不同。
(2)塑料层的绝热性大大降低了瓦体的温度,抑制了较大的热变形和机械变形。
(3)塑料层的弹性还可以部分地补偿轴瓦和镜板的残余变形,进而,改善了油膜厚度分布。
(4)塑料瓦推力轴承的损耗与巴氏合金瓦的相比减少了。这是由于塑料瓦特殊的流体动压润滑特性可改善油膜厚度分布所致。
3. 金属复合材料推力轴承难点
(1)静摩擦力比较大,水泵工况启动是难点。动摩擦系数小于静摩擦系数。动摩擦系数和静摩擦系数的大小受多种因素影响,如物体表面的粗糙程度、材料的种类、温度等。
(2)抽水蓄能机组起停机频繁,这就要求机组经常惰性起机和惰性停机,存在推力轴承油膜无法完全建立甚至不能建立,此时全靠轴瓦瓦面材料支撑,处于磨损状态,对于轴承材料的耐磨性提出了很高的要求。需通过调整材料的配比,如添加碳纤维等,可提高材料的耐磨性。
4. 金属复合材料推力轴承难点解决方案
(1)目前SFC初始扭矩一般设定大概在额定的40%,可以将初始设高,在机组开始转动以后迅速降低电流,避免机组升速率过高。
(2) 除了增加SFC的电流,也可以提高励磁电流,处于过激磁状态,也可以增大转矩。比空载额定电流大一些,比如1.1倍这种。要么加转子电流,要么加定子电流,都可以,不过转子电流不宜太大。
(3)和分布式调相机有点类似,没有顶轴油,静摩擦力很大,初始电流必须加到很大才能转起来,但是一转起来阻力就小了
(4)进一步研究比先金属复合材料推力轴承材料。