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汽輪機軸瓦負荷分配原理、原則、標準
點擊次數：815 發布時間：2024-12-31
一、汽輪機軸瓦負荷分配原理
1. 力的平衡原理
- 汽輪機轉子的重量需要通過軸瓦來支撐，從整體上看，所有軸瓦承受的負荷總和等于轉子的總重量。這就像一個物體放在多個支點上，各支點承受的力總和等于物體的重力，以此來保證轉子在垂直方向上的力平衡。例如，如果轉子重1000千克，有5個軸瓦，在理想的均勻分配情況下，每個軸瓦承受200千克的力。
2. 力矩平衡原理
當考慮軸系的揚度（軸系中心線相對于水平的傾斜程度）等因素時，還需要滿足力矩平衡。軸系揚度會導致轉子重心偏移，使得各軸瓦的負荷分布不均勻。此時，以軸系上某一點為參考點，各軸瓦所受負荷與其到參考點距離的乘積之和為零。比如，對于雙支點軸系，兩個軸瓦的負荷分別為P_1和P_2，兩軸瓦間距為L，以軸瓦1為參考點，那么P_1\times0 - P_2\times L = 0（在理想水平無偏移狀態），當有揚度導致重心偏移時，就會根據偏移量來重新分配負荷以滿足力矩平衡。
3. 軸承油膜特性影響
軸瓦和軸頸之間存在潤滑油膜。油膜的壓力分布會對軸瓦負荷分配產生影響。不同的軸承類型（如圓筒瓦、橢圓瓦、可傾瓦等），其油膜壓力分布規律不同。例如，可傾瓦軸承的油膜能自適應地調整壓力分布，使軸瓦負荷分配更加合理，而圓筒瓦的油膜壓力分布相對較為固定，需要在設計和分配負荷時重點考慮其特性，以確保油膜能夠穩定地支撐轉子，并且使各軸瓦負荷在合理范圍內。
二、汽輪機軸瓦負荷分配主要有以下原則：
1.首先要保證每個軸瓦的負荷在設計允許的范圍之內，不能出現某個軸瓦負荷過大或過小的情況。這是為了防止軸瓦因過載而損壞，或者因負荷不足導致軸系穩定性差等問題。例如，對于支持軸瓦，要合理分配負荷以確保轉子的平穩支撐。
2.同時，負荷分配應盡量均勻。在多軸瓦的汽輪機中，要讓各軸瓦分擔的負荷比例合理，使整個軸系的受力均勻，有利于軸系的對中以及減少振動。例如，在高中壓轉子和低壓轉子的軸瓦之間合理分配負荷，保證軸系在運行過程中不會因為局部受力過大而產生彎曲或者不對中現象。
三、汽輪機軸瓦負荷分配的標準主要有以下幾個方面：
1.符合設計要求
各軸瓦所承擔的負荷應與汽輪機的設計值相符，確保每個軸瓦的負荷在其設計允許的范圍內，使軸瓦能夠正常工作，避免因負荷過大或過小引發故障.
2.負荷均勻分布
要讓各軸瓦分擔的負荷比例合理，使整個軸系的受力盡可能均勻，從而有利于軸系的對中，減少軸系振動，提高運行的穩定性和可靠性.
3.考慮軸系揚度
軸系揚度會影響軸瓦負荷的分配，一般需結合軸頸揚度值及轉子對軸承座及汽缸的洼窩中心進行各轉子按聯軸器找中心，將軸系的揚度調整到設計要求，以保證軸瓦負荷分配合理.
4.保障油膜特性
負荷分配應使軸瓦油膜處于良好狀態，避免軸承載荷過重導致油膜破裂，產生軸瓦和軸頸局部干摩擦，或軸承載荷過輕使油膜過厚，油膜容易失穩而發生油膜振蕩，確保軸承溫度在合理范圍之內.
5.滿足運行條件
在不同的運行工況下，如啟動、停機、帶不同負荷等，軸瓦負荷分配都應能滿足汽輪機安全穩定運行的要求，且各軸瓦的溫度、振動等參數均應在規定的范圍內.
四、汽輪機軸瓦負荷分配主要有以下目的：
1.保證軸瓦正常工作
合理分配負荷可以確保每個軸瓦承受的壓力在其設計承載能力范圍內。如果負荷分配不合理，部分軸瓦可能會過載，導致軸瓦磨損加劇、溫度過高，甚至出現燒瓦的嚴重事故；而負荷過小則可能使軸瓦無法正常發揮支撐作用，影響軸系的穩定性。
2.確保軸系穩定運行
均勻的軸瓦負荷分配有助于維持軸系的對中狀態。當軸瓦負荷均勻時，軸系各部分受力平衡，能有效減少軸系的振動。例如，在汽輪機高速旋轉過程中，不均勻的軸瓦負荷會使軸系產生不平衡力，引發振動，而合理的分配可降低這種風險，提高汽輪機運行的平穩性和可靠性。
3.延長設備使用壽命
正確的負荷分配能夠減少軸瓦和軸頸之間的異常磨損，同時也能降低軸系因受力不均而產生的疲勞損傷。這對于延長整個汽輪機設備的使用壽命，減少維修成本和停機時間等有著非常重要的意義。