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轴承知识
轴承知识
国产球面自润滑轴承在鱼塘水电站的实际运用
2009-03-04中国水电顾问集团中南勘测设计研究院 廖玉海 卢意文
摘要：本文主要介绍了鱼塘水电站及溢洪道弧形工作闸门的基本设计概况，并着重介绍了国产GEW530FZ5B自润滑球面轴承在鱼塘水电站的成功运用。以此推广国产自润滑轴承在国内水电站的实际运用。
关键词：鱼塘水电站，溢洪道，弧形工作闸门，自润滑球面轴承
工程概况
鱼塘水电站位于贵州省遵义市道真仡佬族苗族自治县境内、芙蓉江干流中游的旧城镇，是芙蓉江梯级开发中的第七级电站。坝址距道真县城35km。
关键词：鱼塘水电站，溢洪道，弧形工作闸门，自润滑球面轴承
工程概况
鱼塘水电站位于贵州省遵义市道真仡佬族苗族自治县境内、芙蓉江干流中游的旧城镇，是芙蓉江梯级开发中的第七级电站。坝址距道真县城35km。
鱼塘水电站工程以发电为主，兼顾灌溉、养殖等综合利用要求。水库正常蓄水位465.0m，死水位455.0m，总库容1.224亿m3，库容系数1.05%，为周调节水库。电站装机2台，总装机容量75MW，多年平均发电量3.128亿kW×h，保证出力11.39MW，年利用小时数4171h。
鱼塘水电站工程枢纽布置采用拦河大坝、左岸溢洪道、右岸引水发电系统的布置方案。枢纽建筑物由混凝土面板堆石坝、左岸开敞式岸边溢洪道、右岸进水口、引水隧洞、地面厂房及升压站等组成。本工程属二等大（2）型工程，混凝土面板堆石坝、溢洪道为2级建筑物，正常运用洪水重现期为100年，非常运用洪水重现期为2000年；引水道、厂房为3级建筑物，正常运用洪水重现期为50年，非常运用洪水重现期为200年；临时建筑物为4级。
电站于2003年11月开工建设，2004年9月16日河床截流，2005年10月5日下闸蓄水，2005年10月底首台机组发电，2006年2月第二台机组发电。2007年10月工程通过竣工安全鉴定验收。
二 . 溢洪道设计
二 . 溢洪道设计
溢洪道紧靠左岸坝肩布置，由进水渠、闸室、泄槽和消力池四部分组成。进水渠上游为圆弧形，渠道中心线的转弯半径为174.25m；闸前段为直线段，长38.134m，渠底宽度51.50m，渠底高程439.50m，闸室段长33.366m，顶宽57.5m，采用三孔孔口宽度为14.5m的WES低实用堰；每孔设1扇14.5m×16.525m的弧形工作门及1道检修门门槽，堰顶高程449.00m。泄槽为等宽矩形断面，净宽51.5m，长119.378m，上游段底坡为1：1.7，下游段底坡为i＝0.01。消力池池底高程402.0m，池宽51.5m，池长122.372m。尾部设连续式尾坎，尾坎顶部高程414.0m，坎后设50.0m长混凝土及干砌块石护坦。溢洪道Z大泄量9410m3/s，Z大单宽流量为182.7 m3/(s·m)。
三. 溢洪道弧形工作门设计
1．溢洪道弧形工作闸门设计
该闸门主要承担泄洪和调节水库水位等任务，要求闸门动水启闭，并能局部开启，故选用弧形闸门。溢洪道弧形工作闸门结构采用圆柱自润滑球面铰、双斜支臂、主横梁式结构，孔口宽14.50m，高17.00m，设计水头16.525m，总水压力为20626kN。溢洪道弧形工作门操作条件为动水启闭，并可以局部开启。3孔溢洪道共设置3扇溢洪道弧形工作闸门。闸门门槽设底坎及侧向支承轨道，侧向轨道由底坎延伸到472.50m高程。门体和门槽埋件主要材料均为Q235B。溢洪道弧形工作门的吊耳直接与设在边墙上的QHLY-2×2500kN-10.0表孔液压启闭机吊头相连，利用液压启闭机进行启闭操作。平时闸门关闭孔口，在需要泄洪时起升闸门到所需位置。
2. 溢洪道弧形工作门支铰轴承设计选择
三. 溢洪道弧形工作门设计
1．溢洪道弧形工作闸门设计
该闸门主要承担泄洪和调节水库水位等任务，要求闸门动水启闭，并能局部开启，故选用弧形闸门。溢洪道弧形工作闸门结构采用圆柱自润滑球面铰、双斜支臂、主横梁式结构，孔口宽14.50m，高17.00m，设计水头16.525m，总水压力为20626kN。溢洪道弧形工作门操作条件为动水启闭，并可以局部开启。3孔溢洪道共设置3扇溢洪道弧形工作闸门。闸门门槽设底坎及侧向支承轨道，侧向轨道由底坎延伸到472.50m高程。门体和门槽埋件主要材料均为Q235B。溢洪道弧形工作门的吊耳直接与设在边墙上的QHLY-2×2500kN-10.0表孔液压启闭机吊头相连，利用液压启闭机进行启闭操作。平时闸门关闭孔口，在需要泄洪时起升闸门到所需位置。
2. 溢洪道弧形工作门支铰轴承设计选择
轴承使用技术条件：1、轴承应具有免维护功能；2、轴承材料应保证其抗腐蚀能力，以避免滑动面咬合；3、在潮湿的环境中，要保持稳定的滑动静摩擦系数和动摩擦系数，避免滑动面抱死；4、所选用轴承应符合DIN标准或JIS标准或ANSI标准或GB标准；5、使用寿命：50年。根据上述使用条件，决定采用铜基镶嵌或金属镶嵌自润滑球面轴承。
目前生产这种类型的轴承厂家比较多，特别是国外的铜基镶嵌或PTFE复合材料的自润滑球面滑动轴承运用较早，技术成熟，但价格比较贵。而随着近几年国内自润滑支承材料的自主研发和技术水平的提高，不少国内厂家生产的自润滑轴承已能满足现在的水电工程需要，而且价格只有国外同类型轴承的1/2或更低。因此，我们在溢洪道弧形工作门制作招标时，经过经济和技术比较，确定溢洪道弧形工作门支铰轴承采用国内产品，经与溢洪道弧形工作门制作厂家协商比较，Z终选用大连三环复合材料技术开发公司生产的GEW…FZ5B双金属镶嵌自润滑球面轴承。轴承内圈材料采用GCr15钢淬火，球形表面镀硬铬，抛光；外圈基体材料采用GCr15钢，球形工作表面为铜合金，并镶嵌固体润滑剂。轴承自润滑材料为：FZ-5B双金属镶嵌自润滑材料，其承载能力：130MPa（动载)、280MPa（静载）；摩擦系数：0.08-0.12，使用温度：-80-+250