弹性金属氟塑料推力瓦的应用及运行

电力18讯：    赶场电厂于1996年底建成，装机3×1.25万kW，设计水头115m，机组为东风电机厂制造的悬吊式水轮发电机组，转速600r/min，推力轴承为支柱螺钉单托盘刚性支撑，总推力负荷95t，推力轴承直径中900/中450mm，夹角θ=38.8°，8块瓦，钨金瓦的单位压力Pm=2.32mPa，平均周速V=21.206m/s，油冷却循环方式为镜板自身泵内循环，两半环状油冷却器。钨金瓦从投运以来，瓦温一直高，冬天57℃左右，夏天处于临界事故温度，且瓦的偏磨现象严重，每次检修后只能运行两个月左右，严重影响机组效益的发挥。

1998年，我们将1#机推力瓦换为氟塑料瓦，瓦坯与原瓦相同，瓦面进行了重新设计。

新瓦单位压力Pm=3.07mPa。

氟塑料瓦安装与钨金瓦安装工艺基本相同，氟塑料瓦不需刮瓦。盘车时，顶起转子，在瓦面上喷上清洁的透平油，落下转子后尽快盘车，超过1小时，宜重新向瓦面注油，盘3～4圈后应重新向瓦面注油。盘车力矩小，只需6～7个人就可以推动，起动后1人就可以推动，盘车平稳。封油槽时，应检查确认各块瓦能灵活摆动，各间隙应符合设计要求。

在同样环境温度、水温、水压、水量、负荷条件下，试运行时瓦温比钨金瓦低25℃左右；各导瓦温度也下降了3℃左右。运行一年后，抽瓦检查，瓦面磨损微小。1999年，将20、3#机推力瓦也全换为氟塑料瓦，运行情况一直较好，瓦温稳定。

1、塑料瓦的结构、特性

塑料瓦是由金属丝弹性垫与改性高性能化聚四氟乙烯塑料复合而成的减摩自润滑复合材料瓦面经钎焊工艺技术将复合材料瓦面与钢瓦基牢固结合在一起的新型高性能推力轴承。

塑料瓦表面的主体材料聚四氟乙烯塑料，是当今固体材料中摩擦系数最低，具有优异的减摩和自润滑特性等优点。聚四氟具有优异的减摩性能，是由它的分子结构所决定。它的分子结构是一个柱形“流线型”，分子间没有分子而平滑，内聚力低互相作用力小，一滑移。干摩擦时易向摩件表面转移，形成一层固体润滑膜，从而聚四氟乙烯之间的滑移，所以具有较低的摩擦系数和良好的自润滑性能。在流体动压润滑条件下，塑料瓦与巴氏合金瓦表面对润滑油的吸附能力有较大差异。润滑油是一种有极性的分子结构，它与金属表面可产生很强的吸附层，因而巴氏合金瓦面与油膜和镜板之间不存在滑移。塑料瓦表面对润滑油膜的吸附能力很弱，油膜在塑料瓦面上易发生滑移，从而减小油膜的内摩擦，有效降低损耗。在同等条件下，塑料瓦和巴氏合金瓦的油膜速度、煎切流和产生的摩擦力是有很大差别。因此塑料瓦表面耐磨层聚四氟乙烯的摩擦特性是其它材料无法比拟的。聚四氟乙烯是一种弹性材料，它与金属丝弹性垫复合形成的特殊结构复合材料，具有适度的弹性和自调功能，可有效调整轴瓦表面接触压力才趋于均匀和平衡瓦间受力

状况。

2、氟塑料瓦的优点。一是承载能力强。推力瓦由于压力场的作用发生机械变形，使支撑部位瓦面产生凸起。传统的巴氏合金瓦面属于刚性，在接触压力大的瓦面凸起区，得不到缓和调整，使油膜减薄或甚至导致油膜破坏发生烧瓦。塑料瓦的弹性模量比巴氏合金瓦小近12倍，具有适度的弹性，有效降低了凸峰值，防止了油膜破坏。一般更换为塑料瓦后，可将单瓦面积减少8%～20%，氟塑料瓦的平均单位压力一般可用到6.5～7.0MPa，最大可达11MPa，PV值最大达154MPa.m/s，而钨金瓦的平均单位压力一般为4-6MPa。实践表明，轴瓦运行安全可靠，由于单位面积减小，当单位面积发热量不变的条件下，总体发热量降低，损耗减少。二是耐高温。钨金瓦的运行温度一般限制在70℃左右，其允许油膜温度为85℃～90℃；氟塑料瓦由于可导热性差，其运行温度一般比钨金瓦低20℃左右，但其允许油膜温度可达100℃～110℃。三是瓦的变形小。氟塑料瓦在塑料层下面压铸有一层青铜丝弹性层，具有一定的弹性，受压时能自动改善瓦面的压力分布，自调节性能好，使其机械变形减小，对轴瓦弯曲补偿能力比钨金瓦相对要大。同时由于聚四氟乙烯塑料层导热性差，导热系数比巴氏合金瓦低60多倍，由于它的隔热性，使塑料瓦面与瓦体温度剃度比巴氏合金瓦低20至30℃，瓦面热量不易传给瓦体，减小了瓦体的热变形。四是磨擦系数小。氟塑料具有自润滑性能，是钨金瓦的1/3～1/2。五是有减振特性，可降低转动部分到固定部分的振动。六是检修维护方便。

3．氟塑料瓦的一些问题和故障。一是在导叶止漏不好，高水头电站采用氟塑料瓦后将造成停机困难，且停机后易发生自转，故被迫采用停机时长期加闸的措施，因而增加了开停机的操作程序。我厂机组在停机状态下经常将制动闸投入。二是氟塑料层与钢坯开裂。1#机运行两年后检修发现有此现象，返厂处理。三是烧瓦后难以修复，且祸及镜板，污染油质。烧瓦基本上是一整套瓦损害。四是寿命较短，从实际运行情况看很难达到40年，而钨金瓦已有安全运行50年以上的。

4．运行管理。(1)加闸转速。机组在长期低转速下运行磨损加剧，查阅运行经验资料，大部分机组的制动转速为额定转速的15%～20%，<