运行中润滑油是怎样将汽轮机转子托起来的?

发布于 2021-10-23 18:42


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有很多人有疑问，汽轮机在盘车时需要用顶轴油泵出口的高压油将转子顶起，以利于盘车，避免摩擦损坏，但是冲转到一定转速后即可停止顶轴油泵运行，而主机各瓦润滑油压力并不高，是怎样将转子顶起的呢？【为什么正常运行时顶轴油还有3~4MPa的压力？】
这里就要先学习一下汽轮机轴承和油膜的相关知识【什么是推力轴承的工作面和非工作面？两侧一样么？】
由轴承学习可知，轴瓦的孔径较轴颈稍微大一些，当汽轮机大轴处于静止状态时轴颈位于轴瓦下部直接与轴瓦内表面接触，在轴瓦与轴颈之间形成了楔形间隙。如图一所示：
图一 
当转子开始转动时，轴颈与轴瓦之间会出现直接摩擦（有顶轴油的的话不会）。但是，随着轴颈的转动，连续地向轴承供给一定压力和粘度的润滑油之后，粘附在轴颈上的油层随轴颈一起转动，并带动相邻各层转动，进入轴颈与轴瓦之间形成的上部大、下部小的楔形间隙，向旋转方向和轴承端部流动。【保证润滑油粘度的温度：为什么汽轮机润滑油温一般要求控制在38℃-45℃，30℃行不行？50℃行不行？】
随着转速的升高，被带入的油量增多，且楔形面积逐渐减小，带入其中的润滑油由于具有不可压缩性，润滑油被聚集到狭小的间隙中而产生油压。随着转速的升高，当这个压力增大到足以平衡转子对轴瓦的全部作用力时，轴颈被油膜托起，悬浮在油膜上转动，从而避免了金属直接摩擦，建立了液体摩擦。（此时可以停止顶轴油泵运行）【汽轮机润滑油系统原理及流程学习】

根据上述所说，润滑油将大轴托起来，即形成油膜需要以下三个条件：
1、轴颈与轴瓦之间应构成楔形间隙（油楔）
2、轴颈与轴瓦之间应具有足够的润滑油量，且润滑油应具有合适的粘度
3、轴颈与轴瓦之间应有足够的相对运动速度，以便在油楔中产生所需要的内部压力。【影响汽轮机轴瓦温度异常原因有哪些？】
再来一个通俗的解释：
大轴转速3000转(大轴的转速给油的能量，一般停顶轴油泵时的转速)，带动油一起运动。油有很大的动能（油的速度很快），因为是椭圆形瓦或者是可倾瓦有个渐缩(油的通道越来越窄)的过程。这时候油的动能转化为他它的静压能（油的速度减慢）。
油的压力很高就可以把大轴顶起来了。也就是形成了油膜了。流体力学里的伯努利方程（告诉我们流体就三个能力动能，静压能，势能。大轴给油了动能（因为油有粘性），能量不会消失只能转化，因为瓦的构造特点，油的速度降低动能减少。减少的动能转化到静压能，就是压力升高了。）可以解释能量的转化。（汽轮机定速3000r/min先停哪个油泵？）

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