1　前言

在汽轮机的调试和运行中，常会遇到轴承瓦温高的情况。轴承温度即使是稍接近设计的报警值，也会给电厂运行带来很大压力。在收集了多台机组的轴承瓦温数据，仔细分析了瓦温分布情况后，发现大部分轴承瓦温的表现有两个特点：（1）在轴承全部的温度测点中，仅个别测点温度高；（2）位于轴承同一截面的测点温差很大，最大能达到40℃。图1给出了国内某电厂轴承瓦温测点温度分布。其中测点1和测点3布置对称于轴承中心线。该轴承多台份的实际运行的数据反映，在正常运行时测点1和测点3的温差不大于10℃，而图1给出的轴承两测点温差接近30℃。显然这个轴承局部温度十分不均匀，轴承运行状态偏离了设计。

图1　某电厂轴承瓦温分布

分析形成该现象的原因，认为是由于转子挠曲，加工误差，安装偏斜等多种因素联合作用导致轴承和轴颈不对齐，进而造成两侧瓦温不均匀。

针对轴颈偏斜对轴承性能的影响，国内研究多集中在汽车发动机用滑动轴承，并以理论计算分析居多，如文献[1-3]。在汽轮机用滑动轴承研究方面，孙丽军[4]等认为汽轮机轴承在向高速重载方向发展过程中，应十分重视转子偏斜对轴承性能的影响，并提出了相关要求。另外，在轴承的设计阶段静特性（如流量、功耗、温升等）常常是润滑油系统设计的重要输入条件，因此王晓红[5]等对轴颈偏斜条件下轴承的静特性进行了理论研究。孙军[6]等对轴变形产生的轴颈倾斜对滑动轴承润滑的影响进行了试验研究，该研究集中于细长轴的情况。在汽轮机中，轴承尺寸较大，采用文献[6]的方法很难实现对轴颈倾斜的研究。因此本文采用和文献[7]相同的轴承试验装置，通过可控的加载方法实验转子的偏斜，进而进行偏斜对椭圆轴承性能影响的试验研究。试验研究的主要目标是复现轴承现场运行状况，并研究转子偏斜后，椭圆轴承静态性能的变化，为该现象的治理提供试验支持。

2　轴颈偏斜轴承的油膜压力分布

轴颈偏斜表示转子轴线和轴承的轴线不平行的现象。汽轮机轴承在理想工作状态下，轴承和转子的中心线是平行的，如图2（a）所示。此时在轴承任意一个轴向截面上，油膜厚度处处相等，油膜压力分布沿轴承中心线左右对称。轴颈偏斜后，油膜厚度在轴向成不均匀分布，促使最高油膜压力向间隙小的方向移动，如图2（b）所示。油膜压力分布变化导致轴向两侧油膜压力梯度变化。如图2（b）中左侧压力梯度变大，右侧变小。因此油膜压力梯度高的局部流速更高，因此产生更多的热量，最终形成温度一侧高一侧低的现象。

由于高中化学实验课程条件的不允许以及潜在的安全隐患，导致学生通常只能够在课堂中听教师进行枯燥的讲授，而化学课程又是一门多以实验、实验现象为主的学科，直接进行抽象的知识的讲授，难免会让学生在学习化学的过程中产生枯燥感.而信息化技术中生动形象的画面以及清晰的实验过程和实验结果会让学生从枯燥的听课讲课中脱离出来，引起学生的学习兴趣，刺激学生能够主动地、高效地进行化学实验的学习.

图2　轴承轴向压力分析示意图

2013年4月完成了相关实验。首先将轴承稳定运行在2800 r/min、轴承比压加载到2.66 MPa；进油压力0.078 MPa，进油温度41～42℃。交替变化两侧的加载压力，形成轴颈偏斜，轴承总载荷在试验过程中维持2.66 MPa不变。图5为试验过程中，两侧加载器的压力变化图。结合加载器的压力面积0.1176 m2，可以得到两侧加载力差的趋势图，见图6。图6中的加载力差为非电机侧的加载力减去电机侧的加载力。

混联PHEV结构的特点是既有串联也有并联，兼顾了串联与并联的优点，但结构较为复杂。行驶时优先使用纯电动模式，在蓄电池包的荷电状态降到一定限值时，切换到混合动力模式下行驶。在混合动力模式下，启动、低速时使用串联系统的发电机发电，电动机驱动汽车车轮行驶，加速、爬坡、高速时使用并联系统，主要由发动机驱动汽车车轮行驶。发动机多余能量可带动发电机发电给蓄电池包充电。

3　实验轴承及实验台

图9给出了T1和T2测点温度随着压差的变化趋势。一个比较有趣的现象是，在压力差的变化过程中，瓦温并不是沿着一条路径变化。温度变化和温度的初始状态以及压力差的变化方向有关。如T1测点温度在压力变化的过程中，先降低后升高。温度降低阶段数值整体低于上升阶段的数值。同样的现象在T2测点中也有反映。图9的另一个特点是，在两侧压力差为0时，轴承两侧温度差约为3℃。甚至比实验开始阶段压力差1.0 MPa状态下还高。该现象在图10中表现更为明显。形成这种现象的可能原因是：（1）温度对压力变化的反应较慢，导致初始温度高的阶段，整个过程的温度高。（2）轴承在运行过程中可能会发生局部磨蹭。

图3　实验台加载结构示意图

实验过程中，轴承瓦温的变化趋势如图8所示。在图中，处于图中间的细虚线表示的温度曲线为T0测点的温度值。T0表示轴承中心线处的温度。图中粗实线和粗虚线为两侧温度趋势曲线。在试验开始阶段，轴承两侧温度基本相同，为86～87℃，此时轴承两侧压力的差值在减小。之后，轴承两侧压力的差值反向增大，瓦温差值也随之增大。其中T1温度测点和P1压力测点位于轴承的同一侧，T2温度测点和P2压力测点位于轴承的另一侧。经过一个变化周期后，压力差变为0，但此时轴承温度整体上升了。对此一个可能的解释是由于转子偏斜后，油膜温度和瓦温升高，局部巴氏合金的强度降低，加之实验用的润滑油清洁度较低，轴承合金表面局部可能会受到拉伤，减低了粗糙度，从而使轴承瓦温整体上升。

实验教学本来是课堂理论知识应用于社会实践的一个桥梁和纽带，学生们通过实验，潜移默化地培养其理论联系实际的思想，开发他们的潜力，提高他们解决问题的能力［2］。但是现在很多院校所做的实验多为验证性实验，如单管放大器性能测试、运算放大器性能测试、触发器性能测试等。这些实验内容几十年不变，不利于学生们训练开放性思维；同时，许多新知识、新器件、新方法也无法应用到实验教学中，学生们所学知识跟不上科学技术的发展。

陈、庄二人诗歌高下之别的争论发轫于二人诗歌特点尤其是庄昶诗歌用字特点的评论。成化二年（1466），陈献章复游太学，与庄昶订交并在诗学宗趣等方面开始趋于一致。二人对彼此诗歌特点互有点评，在给弟子讲授诗法时，陈献章常以庄昶诗歌为范，如批复弟子张诩诗歌时说：“概观所论，多只从意上求，语句、声调、体格尚欠工夫在。若论诗家，一齐要到。庄定山所以不可及者，用句、用字、用律极费工夫。”［6］《批答张廷实诗笺》，75送别童子方祥庆时称赞庄昶之诗，说自己“千炼不如庄定山”［6］《夜坐与童子方祥庆话别偶成》，546。陈献章诗歌的特色，庄昶概括为“自然”，其《读白沙先生诗集》云：

图4　轴承温度和压力测点布置截面示意图

表1　轴承主要参数表

参数轴承直径/mm长径比　顶隙/mm侧隙/mm上瓦槽宽/mm上瓦槽深/mm实测值4800.620.720.84991.6

4　实验结果及讨论

4.1　轴承载荷

直接测量旋转转子的倾斜角非常困难，因此采用特征压力差来表征转子的倾斜程度。如图2所示，在轴颈和轴承对齐的状态下，油膜压力分布沿轴承中心线左右对称，因此距离中心线两侧相等的点A和B的油膜压力Pa和Pb应相等；轴颈偏斜后，轴承油膜压力分布的对称性改变，导致Pa和Pb不相等。轴颈偏斜越严重，则Pa和Pb的差值就越大。基于上述分析，特征压力差用来表征转子的偏斜程度。

图5　两侧加载器压力趋势图

图6　两侧加载力差值趋势图

4.2　轴承特征压力和温度的变化情况

图10中还反应了压差变化2.5 MPa（从-1.5 MPa到1.0 MPa），轴承两侧瓦温差变化约6℃。从图10大致可以看出，这种变化是线性的。简单推理，若轴承两侧瓦温差30℃，则轴承两侧压差可能高达12.5 MPa。此时很有可能是轴承的单侧承载。承载侧的油膜厚度很薄，进而在异常情况下会出现磨损。结合现场的运行经验，一般要求轴承两侧瓦温差应不大于25℃。

实验轴承采用上瓦开槽的椭圆轴承，如图4所示。表1给出该轴承的主要参数。在T-T和P-P两个截面（见图4）上安置了温度和压力测点。将压力测点放置到P-P截面(7.5°的截面)，主要为了兼顾低速下的压力测量。温度测点安装在45°截面上，该截面在试验转速下瓦温较高。为了方便后续的描述，将压力测点编号为P1（电机侧）、P2（非电机侧）；温度测点编号为T1（电机侧）、T0、T2（非电机侧），如图 4(c)和(d)所示。

图7　特征压力的变化趋势图

图8　特征温度的变化趋势图

4.3　轴承倾斜对温度的影响分析

本文采用正置式轴承实验台进行研究，实验台的结构如图3所示。轴承的载荷通过两侧的加载器加载实现，转子仅靠实验轴承支撑。转子偏斜程度依赖于两侧加载压力的均衡程度。若施加于电机侧加载器的压力大于非电机侧，则转子会倾向于电机侧。由于膜片联轴器的限制，两侧加载压力的差别也不能太大。在实验中发现轴承特征压力相差1 MPa以上，膜片联轴器就发出明显的啸叫声。为了实验安全，将最大压力差别限制在1.6 MPa以下。实验轴承载荷由两部分构成，一部分为转子的重力（约53704 N），另一部位为加载器施加在转子上的力。

图9　瓦温随着压差的变化

图10　瓦温差随压差变化图

如前所述，采用P1和P2的压力差来表征转子偏斜的程度。图7给出了实验过程中，P1和P2的变化趋势图。对比图6和图7，可以看到由于实验转子在轴承两侧结构的不对称对轴承的影响。由于联轴器对试验转子的限制作用，需要将电机侧适当下压（下压的力大致为1.65×104N）才能使瓦面上特征测点的压力相等。以1.65×104N作为瓦面压力的平衡位置，本次实验两侧加载压力最大相差0.45×104N。

4.4　轴承倾斜对流量温升的影响

轴颈偏斜对轴承流量和温升的影响，见图11。图中流量为轴承的供油流量，温升是润滑油的回油温度和进油温度之差。显然轴颈偏斜对轴承流量和温升的影响很小。实验中提供给轴承的润滑油量比较大，达到545 L/min，轴承处于充足润滑状态下。因此润滑油充足的条件下，轴颈偏斜不会导致轴承更多的供油需求。从另一个角度而言，轴承处于充足润滑状态下，轴颈偏斜后，提高轴承润滑油的供给对解决瓦温偏高的问题积极意义有限。

图11　压差对进油量和温升的影响

5　结论

本文采用实验的方法研究滑动轴承瓦温单侧偏高现象。通过实验得到以下结论：

（1）轴颈偏斜是导致瓦温两侧不一致的重要原因。当实验轴承在2.66 MPa工作时，实验台两侧加载器力相差0.45×104N时（其差别约为轴承载荷的1.2%左右），则特征压力测点的压差最大相差2.5 MPa，轴承两侧瓦温差变化约6℃。因此保证轴承承载均匀是控制轴承瓦温的关键。

社会服务部有一位男士比较特殊，因为他一开始就在社会服务部工作，对北平也十分了解，而且拥有良好的理解力和常识，所以他在社会服务部的地位重要(疑指王子明先生）。社会服务部的其他人员都是主修社会学和类似学科的大学毕业生，他们在当今中国都具有使用社会服务训练的优势。社会服务部最初有4位工作人员，目前在职社工中有2位曾在纽约社会工作学院进修、学习过。

（2）在润滑油充足的条件下，轴颈偏斜对轴承的润滑油流量和温升的影响小。也就是说，轴承处于充足润滑状态下，提高轴承润滑油的供给对解决瓦温单侧偏高的问题意义有限。

（3）在轴承实验中也看到，导致轴承两侧瓦温差别的原因不仅是轴颈偏斜，还可能和转子轴承表面粗糙度有关，但需要进一步的试验或分析验证。

参考文献

[1]柳江林,孙军,桂长林,等.轴颈倾斜轴承的热流体动力润滑分析[J].润滑与密封，2007,32(9):60-63.

[2]伟黎,汪久根,洪玉芳,等.考虑轴颈偏斜的多瓦径向滑动轴承热流体动力润滑分析[J].润滑与密封.2012,37(11):1-4.

[3]张振山,戴旭东,张执南,等.轴颈倾斜的径向轴承热弹性流体动力润滑分析[J].上海交通大学学报,2013,47(9):1347-1352.

[4]孙丽军,欧阳武,郭勇,等.高速重载轴承的性能计算与设计准则[C].全国转子动力学学术讨论会，2014.

[5]王晓红,周大元,石玉权，等.轴颈偏斜对径向滑动轴承静态性能的影响[J].热能动力工程，2008，23（1）：83-87.

[6]孙军,桂长林,李志远，等.轴变形产生的轴颈倾斜对滑动轴承润滑影响的试验研究[J].机械工程学报，2006，42(7)：159-163.

[7]Guo Yong,Zhao Weijun,Yang Ling,etc.Experimental study on lubrication performance of slide bearing with groove on all pads[J].Advanced Material Reserch,2011,(199-200):659-669.