a.我國90年代初才開(kāi)始研制開(kāi)發(fā)，在1989-1993年期間，彈性金屬塑料軸瓦在映秀灣、白山、鹽鍋峽、八盤(pán)峽、大化、葛洲壩等水電站機組投人試運行和運行，推力由1MN級到30MN級上了四個(gè)等級，基本取得了比較滿(mǎn)意的運行效果，國內其它電站的一些老機組也希望改造，逐漸由彈性金屬塑料瓦取代巴氏合金瓦。但是，由于彈塑瓦的瓦面材料為聚四氟乙烯塑料，其性能與原巴氏合金明顯不同，一些設計參數和性能指標需要研究和確定，在潤滑理論和制造技術(shù)等方面提出了很多新課題。目前，針對大型水電機組推力軸承應用彈塑瓦，已進(jìn)行了一些潤滑理論研究，這些工作為彈塑瓦的應用提供了理論指導。然而，在使用中有時(shí)也發(fā)生瓦溫偏高、甚至燒瓦的情況。由于彈塑瓦的結構和工藝復雜，制造成本較高，為了提高現場(chǎng)裝機運行的成功率，進(jìn)行。氟塑料層厚一般為2~3mm，青銅絲為5mm左右，用以增大氟塑料復合層的彈性模量，減小總的變形值。氟塑料是無(wú)極性螺旋直鉸鏈型的聚四乙烯聚合物結晶體，白色、無(wú)毒、無(wú)味，耐熱250弋、不燃燒、不粘附、即使融化也不會(huì )與金屬枯附，它與鋼和巴氏合金的干摩擦系數分別為//=0.04-0.08和n=0.15~0.2，具有自潤滑性，不受是否有潤滑劑的影響，安裝時(shí)不需涂動(dòng)物油亦能盤(pán)車(chē)，它酎物候性好，自然老化期長(cháng)達數十年之久。彈塑瓦除具有巴氏合金瓦的一些優(yōu)點(diǎn)外，因其復合結構的特點(diǎn)，它還具有強的抗環(huán)境能力（即使潤滑油中混人水分和灰塵仍能正常工作）以及均衡負荷和嗯收振動(dòng)的能力。但是，氟塑料是絕緣體，雖對軸電流起到良好的絕緣作用，但是導熱性能比鋼和巴氏合金低99.4%，使瓦面的熱量不容易傳散。
?。?）試驗條件模擬試驗在哈爾濱理工大學(xué)軸承。模擬試驗臺最大軸向推力為392kN，主軸最篼轉速為1700i/rain.綜合中、大型電站工作條件，模擬圓周速度選擇為15.3m/s，瓦面工作負荷壓力由3.0~8MPa變化，分別測試瓦溫、油溫和電機拖動(dòng)電功率，瓦溫以5、7、8處3點(diǎn)的平均值表示。
2模擬試驗結果及分析（1）固定工況彈塑瓦的瓦溫是在固定圓周速度i>= 15.3m/s、負荷壓力p=5.4MPa的工況條件下，分別測得的巴氏合金瓦和彈性金屬塑料瓦在油槽水冷卻時(shí)的瓦溫隨時(shí)間的變化。由圖可見(jiàn)，大約在40min后，兩種瓦的瓦溫都處于穩定不變狀態(tài)，巴氏合金瓦的溫度穩定在51.8，彈性金屬塑料瓦則穩定在33.57，明顯比巴氏合金瓦溫低18.23.巴氏瓦和彈塑瓦的瓦溫油溫隨時(shí)間的變化（2）不同負荷壓力下拖動(dòng)電機電功率拖動(dòng)電機電功率反映了去掉空載時(shí)的損耗，近似于軸瓦負荷所產(chǎn)生的摩擦熱損耗。為在圓周速度u.=15.3m/s、負荷壓力由p=3.0~8MPa變化時(shí)，拖動(dòng)電機電功率隨負荷壓力的變化。由圖可見(jiàn)，無(wú)論在低負荷壓力還是在高負荷壓力，彈塑瓦的電功率均低于巴氏瓦，并且負荷壓力越高差值越大，說(shuō)明使用彈塑瓦具有較低的摩擦熱損耗。當負荷壓力為6MPa時(shí)，巴氏瓦拖動(dòng)電機電功率增加到65kW，而當負荷壓力為6.5MPa時(shí)，巴氏瓦的拖動(dòng)電機電功率急劇增加到82kW；同時(shí)，巴氏瓦的瓦溫也迅速升高到80尤，不得不中斷試驗。然而，在彈塑瓦的試驗中，即使負荷壓力增加到8.0MPa，拖動(dòng)電機電功率也沒(méi)有明顯增加。此外，從的彈塑瓦在圓周速度u=15.3m/s、負荷壓力P=8MPa試驗條件下所測得的瓦溫隨時(shí)間的變化發(fā)現，經(jīng)過(guò)40min以后，瓦溫和油溫曲線(xiàn)基本是24一條穩定不變的水平線(xiàn)，彈性金屬塑料瓦的瓦溫為40.95.這表明彈塑瓦在較高的負荷壓力下仍能維持較好的工作性能，具有較低摩擦熱損耗。
彈塑瓦的瓦溫和油溫隨時(shí)間變化分析以上試驗結果，可以得出在圓周線(xiàn)速度15.3m/S條件下，巴氏瓦的安全運行負荷不大于6MPi，而塑料瓦的安全運行負荷可以達到或高于8MPa，另外還發(fā)表彈塑瓦的瓦溫始終低于巴氏瓦的瓦溫，而使用彈塑瓦時(shí)油槽溫度卻略高于B氏瓦的油槽溫度，如所示。此外，從下面水電站真機試驗的結果幾乎得到同樣的結論。為何會(huì )產(chǎn)生彈塑瓦的瓦溫偏低現象，這是一個(gè)值得深人研究的理論問(wèn)銓。根據經(jīng)典雷諾方程建立的潤滑理論，在同樣的工作條件、瓦塊尺寸情況下，兩種瓦塊工作中發(fā)熱量是相同的，而彈塑瓦的瓦面材料為聚四氟乙烯，其導熱性很差，導熱系數為。24W/mK，比一般金屬小300多倍。在同樣發(fā)熱量條件下，彈塑瓦瓦面溫度應比巴氏瓦高，這與試驗結果相矛盾。這里引用近年來(lái)提出的邊界滑移理論加以分析。該理論與經(jīng)典潤滑理論的不同點(diǎn)在于，假設聚四氟乙烯與潤滑油的界面存在滑移，滑移使得鏡板與彈塑瓦之間的潤滑油的流量增大，從而抵消或降低了因彈塑瓦瓦體熱傳導小而產(chǎn)生的油膜溫升，導致彈塑瓦瓦溫偏低。另外，從油槽溫度的測試結果也間接表明，在同樣水冷卻條件下，使用彈塑瓦導人油槽的潤滑油溫度略高于巴氏瓦的油溫，說(shuō)明摩擦區較多的熱量被導出，使得彈塑瓦的油槽溫度略高。除此之外，從的拖動(dòng)電機電功率測試結果可知，彈塑瓦具有較低的摩擦損耗，這是因為聚四氟乙烯材料表面能低、不粘附、摩擦系數低、具有自潤滑性使得彈塑瓦具有較低的摩擦轉矩，產(chǎn)生較低的摩擦熱，導致瓦溫較低。
3工業(yè)試驗及總結（1）工業(yè)試驗結果為考察彈塑瓦的應用效果，本文分別制造了幾套彈塑瓦進(jìn)行裝機試驗。表1摘錄了幾個(gè)水電站將巴氏合金瓦改造成彈性金屬塑料瓦的實(shí)際運行性能記錄結果。由表1可見(jiàn)，無(wú)論在最低運行負荷3.2MPa，還是在最高運行負荷7.IMPa，彈性金屬塑料瓦的瓦溫比巴氏合金低12.6-22.9，這一真機試驗結果證實(shí)了試驗室模擬實(shí)驗的正確性。
表1四電站彈性金塑料推力瓦工業(yè)試驗結果電站名稱(chēng)映秀海白山鹽鍋峽八盤(pán)峽機組號3號卜5號7號1號發(fā)電機容童（跚）發(fā)電機型號水輪機型號推力負荷（kN）單位負荷（Mft）圓周速度巴氏瓦平溫巴氏瓦平削1溫（t）1料瓦平均M（t）（2）彈性金屬塑料瓦應用總結根據上述試驗結果和彈塑瓦的應用經(jīng)驗，彈塑瓦與傳統應用了近百年的巴氏合金瓦相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：安裝、檢修時(shí)瓦面不需要刮研；盤(pán)車(chē)時(shí)瓦面不用涂抹動(dòng)物油脂；取消篼壓油頂起裝置；啟動(dòng)時(shí)不受油箱內油的低溫限制；允許在停機以后再起動(dòng)的熱工況起動(dòng)；允許在10%額定轉速以下制動(dòng)，以致于允許惰性停機；允許較長(cháng)時(shí)間不頂轉子起動(dòng)；一經(jīng)裝機以后，幾乎不需要維修，縮短整機檢修時(shí)間；簡(jiǎn)化了開(kāi)機程序，適應快速起動(dòng)、停機，使電網(wǎng)調峰調壓更加機動(dòng)靈活。
巴氏合金瓦改造成彈性金屬塑料瓦以后，不僅實(shí)現了隨時(shí)起機停機、安全可靠性高的目標，還使水電站有可能實(shí)現增容挖潛和非常情況的適應能力。例如白山發(fā)電廠(chǎng)五臺300MW水輪發(fā)電機組，原巴氏推瓦負荷5.7MPa，經(jīng)常因瓦溫高而被迫停機；改造成彈性金屬塑料瓦之后，盡管負荷增大到7.IMPa，但瓦溫未增大，而且機組發(fā)電容量從300MW提高到330MW，相當于五臺機增容150MW，如同新建一座150MW的發(fā)電站，每年為電網(wǎng)提供調峰電力1.5-2八盤(pán)峽水電站只有1號機組是由巴氏合金瓦改為彈性金屬塑料瓦，2號國產(chǎn)機和3、4號瑞士進(jìn)口機尚未改造。1995年8月中旬黃河上游洪水沖擊時(shí)，致使全部水冷系統不能正常工作，結果2、3、4號機因瓦溫過(guò)篼而被迫停機。只有1號機工作，塑料瓦溫僅升到47.5，―直運行到洪峰過(guò)去。
4結論彈性金屬塑料瓦不僅瓦溫和油溫較低，而且承載能力也超過(guò)了巴氏合金瓦，完全可以代替巴氏合金瓦在大型水電機組中應用。應用中取消了篼壓油頂起裝置，具有不需研瓦，盤(pán)車(chē)時(shí)不用潤滑油，停機后即能熱起動(dòng)也能冷起動(dòng)，允許低速制動(dòng)和惰性停機等優(yōu)點(diǎn)。由于彈塑瓦的耐高溫、耐磨和優(yōu)異的電絕緣性，在其它軸承系統中也具有廣闊的應用前景。
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