600MW汽轮发电机出租发自引进以来,沿袭美国西屋公司设计型式已生产过2台考核机组,后又生产优化型。径向轴承采用可倾瓦轴承,因为轴承稳定性较好,所以一直未进行计算开发工作。本文针对600MW机组的轴承损耗这一问题,采用有限元法,对轴承进行计算分析,这样,在设计中可以优化设计方案,有效降低轴承损耗。
以秦山650MW汽轮发电机出租轴承为例,对其损耗进行了计算,并于2000年2月份在机组上进行了轴承功耗的实测,以验证该计算程序。
1.1可倾瓦轴承损耗的计算在本程序的计算中,假定轴承的润滑油为不可压缩牛顿流体,忽略油层的重量和起动时惯性力以及油膜厚度方向上的压力梯度、层流或紊流工况,轴颈与轴瓦无变形。
在流体润滑理论中,Reynolds方程描述了径向滑动轴承的工作过程,它综合表达了油膜压力、润滑油粘度、轴颈转速以及轴承结构参数(轴径、轴承宽度、半径间隙)等彼此间复杂的作用关系,我们所作的轴承性能计算,便是针对轴承的具体几何参数和运行工况,用有限元方法对二维的Reynolds方程进行求解,从而得到轴承的静、动特性参数即油膜压力、功耗、温升、润滑油流量等数据。发电机出租以前曾进行过固定瓦滑动轴承的动静特性程序开发工作,而可倾瓦轴承比其它固定瓦轴承多了各瓦的摆动,所以,在各个可倾瓦轴承的方程中都应当考虑这个因素。
可倾瓦轴承的无量纲油膜厚度为:程当为常数时,求静特性的Reynolds方程为:13力矩平衡方程轴上的压力对支点的力矩的表达式可写为:1.1.4承载力1.1.5摩擦阻力轴颈表面的剪应力为:摩擦阻力:(阻=手LXIf-卜取=.R2为阻力的相对单位,则无量纲阻力方程:如油膜有破裂,则摩擦阻力如下:以上各,'为瓦块工作长度;(为瓦块内圆弧直径;为轴颈半径;为瓦块半径间隙、加工间隙;'为支点圆半径间隙;为轴承偏心距;为相瓦块半径间隙的偏心率; 发电机出租由于可倾瓦轴承在稳态工作时,各轴瓦处于平衡状态,因此在计算中要联立方程(2)和ST=0,以求解各瓦的压力分布,各瓦的摆角和轴承的承载系数,这样在差分迭代求解时不但要修偏位角,而且也要修摆角。
偏位角修正与摆角修正,可以用二分法使其收敛。偏位角取修正量为:耗。计算公式如下:C润滑油比热,/kg p润滑油密度,kg/m3;-T温升,6AT=T=ut-Tm,T=ut为出油温度,Tin为进油温度。
1.2.2轴承损耗的测试试验采用的方法是在发电机两端轴承进出油管道中,发电机出租靠近轴承的位置安装测量油的电阻温度计,以及涡轮流量计,测量各种工况下,通过轴承的进油量,进油温度和出油温度,计算出轴承在各工况下的功耗。
采用的仪器,电阻温度计,分度号Cu50,精度000r/min,进油温度控制在40C,运行稳定时进行测量。平均功耗误差计算:偏位角修正公式为:,=0Sigi(01)。,s(11)摆角的初值:在计算中取轴瓦最大摆角的1,轴瓦的最大摆角的计算公式为:所测平均功耗误差范围在4.1kW.为轴瓦出口与角起始线的夹角。
摆角的修正公式为:2损耗计算与实测2.1损耗计算该轴承为三瓦块式的可倾瓦轴承,上部瓦块固定,开有周向槽,下面两块瓦为可倾瓦。结构尺寸见表1.表1轴承结构参数名称数值轴承载荷/L318500轴颈转速/min-13000轴颈直径/mm500轴承长径比0.812轴承平均比压/MPa0.16间隙比0.0021轴承瓦块数/块3瓦块张角/°75相邻两瓦支点/°135http://www.cnki.net在决定摆角的修正方向和步长的同时,也作为判断轴瓦是否到达平衡位置的判据。
1.2轴承损耗试验1.2.1试验原理假定轴承中的摩擦功耗所产生的热量全部由润滑油带走,忽略热传导和热幅射带走的热量。本次试验通过测量轴承润滑油的流量和进油、出油的温度,根据润滑油的流量和温升确定轴承的摩擦功府大力支持,由市建委出面,市领导亲任指挥长,组织电信、煤气、自来水、交管等各市政部门,多方出力,历时3个月,在老城区的中心地段完成了长1000m的‘前进四路电缆隧道“,这样一来,彻底解决了高压入城的通道问题,同时也填补了武汉市在这一领域的空白。但由于电力部门本身计划的狭隘性,使得刚刚完成的隧道路面仍然凌乱地存在着10kV架空线,这对城市的综合环境整治不能不说是个遗憾。
3城市电力网改造的规划综上所述,老城区的城网改造势在必行,最好的方法是电力部门紧紧依靠当地政府根据当地的总体规划,发电机出租制订出本系统的发展计划。应该采用综合管理,不能只注重本系统内的专业改造,而与当地的规划建设分离开来,使其与政府的行为不和拍,忽略了周边可以利用的因素,同时,造成不应有的互相牵制,也就放慢了城网改造的步伐。在今后的改造计划中,电力部门还应单独列出一块计划争取资金以配合城市的综合整治,采用多种方式,多种渠道,抓住机遇,利用一切可以利用的力量,使所投入的城网改造资金发挥最大的效应,尽快地完善电力网建设,优化电力网结构。
解决电力建设资金不足问题,关键是电力部门应解放思想,转变观念,多市场、多渠道、多方式融资,不断扩充资金的来源。首先,要全面重视开发电力投资市场,形成政府、企业、国内外市场的多元化投资。第二,拓宽渠道,实现多种方式融资,注重民间资本和资本运作。第三,采取政策和调控的导向作用。第四、改组和盘活存量资产,通过股权转让、资产出售、资产置换等方式,实现资金的快速周转。
作为政府规划部门,应注意与电力部门的合作,真正做到信息共享,统一规划,减少重复投资和重复建设。作为电力管理部门,发电机出租在实行多方建设,统一管理的原则下,还应该在政策和法规上,注重宏观调控,鼓励企业积极参与基础设施建设,以减轻城网改造和建设的压力。
4结束语总之,城市建设规划先行“。现代化城市的发展离不开科学的城市规划和管理,完善而强有力的基础设施又是城市发展的重要保障。全面提高城市供电网络的供电质量,必须重视老城区的电力建设,在尽可能短的时间内完成老城区电网的彻底改造,以全新的面貌迎接新一轮经济大潮的到来。在现有的条件下,加强城市电力系统的规划和建设,必须实现城市电网建设的资本化和市场化,只有这样才可以适应知识经济的挑战,才可以适应21世纪城市高速发展的要求。
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