一种大容量发电机重载推力轴承系统技术方案

本发明专利技术公开了一种大容量发电机重载推力轴承系统，包括在轴向上具有下限位位置的转动件、位于转动件下方填充有润滑油的油槽、设置在油槽内的底座、沿周向间隔设置在底座上的若干扇环形的轴瓦，转动件下端部设有镜板，轴瓦上表面设有耐磨层，轴瓦位于转动件转动方向的前后两侧靠近耐磨层的上部分别设有沿径向延伸的V形槽，轴瓦内设有若干贯通转动件转动方向前后两侧的散热通道，所述散热通道的前后两端分别连通V形槽的槽底。本发明专利技术既可使轴瓦温度均匀，从而有效地降低轴瓦的最高温度，使动压油膜保持足够的承载力，避免轴瓦耐磨层因热变形而脱落，并可有效地减少气泡进入动压油膜内，从而提升动压油膜的润滑效果。

【技术实现步骤摘要】
一种大容量发电机重载推力轴承系统
本专利技术涉及水轮发电机
，具体涉及一种大容量发电机重载推力轴承系统。
技术介绍
随着人们节能环保意识的增强，作为绿色能源的水力发电正在大力发展，在水力发电领域，水轮机组是关键的部分，其通常包括定子、可转动地设置在定子内的转子、用于驱动转子转动的转轮，其中的转轮被设置在一个蜗壳内，而蜗壳则设置在机坑内，转轮包括中件的转轴、设置在转轮轴上的若干叶片，叶片的正面为迎水面，叶片的背面为背水面，蜗壳的一侧设有开口对准叶片迎水面的进水管，蜗壳的另一侧设有出水管，转子与转轮轴传动连接。转子包括转轴、设置在转轴上的磁轭、均匀设置在磁轭外侧的若干磁极。当水库内具有高水位差的水流通过进水管形成高速水流并冲击转轮的叶片迎水面时，即可使转轮转动并带动转子转动，进而生成电能。我们知道，发电机组在运行时，对于竖直设置的转轮轴和转子的转轴之类的转动件，需要在下端部设置相应的推力轴承，以支承其重量，并确保其润滑。对于大型的水轮发电机组而言，推力轴承的负荷可达3000吨以上。为此，现有的用于水轮发电机组的推力轴承系统通常包括一个填充有润滑油的油槽，设置在油槽内的底座、沿周向设置在底座上的若干轴瓦，轴瓦的表面设有由巴氏合金浇铸构成的耐磨层，在转动件的下端面设置表面光滑的镜板，镜板和轴瓦之间具有一个润滑间隙。当转动件高速转动时，镜板表面带动有粘性的润滑油进入到润滑间隙内，从而形成高压的动压油膜，一方面对转动件形成轴向的支承，另一方面，在转动件和轴瓦之间形成摩擦力极小的润滑油内摩擦。然而，现有的此类推力轴承系统存在如下缺陷：首先，当转动件高速转动时，会使动压油膜因摩擦而产生热量，继而使温度迅速上升，一方面会造成润滑油粘性下降，从而使轴向支承力下降，另一方面，由于轴瓦各处相对镜板的转动线速度是和转动半径成正比的，而不同的速度会使产生的摩擦热量不相同，相应地，轴瓦表面的耐磨层的温度不均匀。由于轴瓦的散热冷却主要是依靠油槽内的润滑油，而润滑油对轴瓦表面的冷却效果较好内部的冷却效果较差，特别是，无法根据轴瓦各处不同的温度进行有效散热，因而会造成轴瓦产生较大的温差。而过大的温差会导致轴瓦各处的热膨胀不一致，进而使轴瓦产生热变形，其表面的耐磨层容易因热变形而脱落。其次，转动件高速转动时会搅动润滑油，从而使润滑油形成较多的气泡。当转动件高速转动从而带动有气泡的润滑油进入到润滑间隙内，从而形成局部具有气泡的动压油膜，进而大大降低动压油膜的承载能力，尤其是，当气泡受压爆裂时，会在局部形成没有润滑油的干摩擦，从而严重地影响润滑效果，甚至会导致摩擦表面的损坏。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的水轮发电机推力轴承系统所存在的轴瓦温度不均匀、耐磨层容易因热变形而脱落、以及动压油膜容易混合气泡而导致干摩擦的问题，提供一种大容量发电机重载推力轴承系统，既可使轴瓦温度均匀，从而有效地降低轴瓦的最高温度，使动压油膜保持足够的承载力，避免轴瓦耐磨层因热变形而脱落，并可有效地减少气泡进入动压油膜内，从而提升动压油膜的润滑效果。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种大容量发电机重载推力轴承系统，包括在轴向上具有下限位位置的转动件、位于转动件下方填充有润滑油的油槽、设置在油槽内的底座、沿周向间隔设置在底座上的若干扇环形的轴瓦，转动件下端部设有镜板，轴瓦上表面设有耐磨层，轴瓦位于转动件转动方向的前后两侧靠近耐磨层的上部分别设有沿径向延伸的V形槽，轴瓦内设有若干贯通转动件转动方向前后两侧的散热通道，所述散热通道的前后两端分别连通V形槽的槽底。当发电机组开始运行、转动件高速转动时，转动件下端的镜板即可带动油槽内的润滑油进入到镜板和轴瓦的耐磨层之间，从而形成高压的动压油膜，进而在轴向上支撑起转动件，使得转动件和轴瓦之间形成摩擦力极小的润滑油内摩擦。我们知道，转动件高速转动时会搅动油槽内的润滑油，从而使润滑油形成较多的气泡。和现有技术不同的是，本专利技术在轴瓦内设置若干贯通转动件转动方向前后两侧的散热通道。这样，当转动件高速转动时，一方面带动油槽内的润滑油进入到镜板和轴瓦之间形成动压油膜时，另一方面带动油槽内位于轴瓦后侧的润滑油由散热通道流至轴瓦前侧。这样，流经散热通道的润滑油可将轴瓦内部的热量快速带走，从而有效地降低轴瓦的温度，尤其是，扇环形的轴瓦在径向上外侧的温度高于内侧的温度，而轴瓦外侧的散热通道长度会大于内侧散热通道的长度。因此轴瓦外侧的散热通道内的润滑油可吸收更多的热量，从而有利于轴瓦内外侧温度保持均匀一致，以便使动压油膜的粘度系数保持在合适的范围，确保动压油膜具有足够的承压能力，同时避免耐磨层因热变形而脱落。可以理解的是，油槽内混合有气泡的润滑油在转动件的带动下流动时会优先进入阻力较小的通道。转动件在工作时，转动件和轴瓦之间的空隙一方面尺寸小，另一方面动压油膜的压力极高，而散热通道不仅尺寸大，而且基本没有压差。因此，只有靠近转动件镜板的少量润滑油才会进入转动件和轴瓦之间的空隙内形成动压油膜，而大量由转动件带动的润滑油会优先进入散热通道内。由于润滑油内气泡的外形尺寸显然会远大于转动件和轴瓦之间的空隙尺寸，因此，气泡优先地会跟随润滑油进入散热通道内，从而可有效地避免气泡混杂在动压油膜内而降低动压油膜的承载力。特别是，本专利技术在轴瓦位于转动件转动方向的前后两侧靠近耐磨层的上部分别设有与散热通道连通的V形槽，从而对进入散热通道内的润滑油具有聚拢作用，有利于含有气泡的润滑油汇集并进入到散热通道内。由伯努利定理可知，当散热通道内的润滑油从前端流出进入轴瓦前侧的V形槽内时，润滑油会有一个瞬间降压，此时，混合在润滑油内的大部分气泡会产生爆裂，从而极大地减少润滑油中的气泡含量。作为优选，所述轴瓦包括上层瓦和若干堆叠在一起的下层瓦，所述耐磨层设置在上层瓦的上表面，在上层瓦和下层瓦之间、相邻的下层瓦之间分别设有所述散热通道，至少在上层瓦和下层瓦之间的前后两侧设有所述的V形槽。可以理解的是，对于大容量的水轮发电机而言，其轴瓦的高度可达250mm以上，因而不利于其加工制造和后续的更新维护。本专利技术的轴瓦包括上层瓦和若干堆叠在一起的下层瓦，因而可极大地降低上层瓦和下层瓦的厚度尺寸以及重量，从而方便加工制造，尤其是，便于后续针对损坏的上层瓦或下层瓦分开更新或维修，从而降低维护使用成本。此外，混合在润滑油内的气泡主要是靠近表层的气泡容易进入到转动件和轴瓦之间的空隙内形成动压油膜，本专利技术首先在上层瓦和下层瓦之间的前后两侧设有所述的V形槽，从而确保靠近表层的气泡可尽量在上层瓦和下层瓦之间的V形槽的聚拢作用下，进入散热通道内，最大限度地降低进入动压油膜的气泡量。作为优选，轴瓦下部通过自适应支撑机构与底座相连接，推力轴承系统在工作时，所述自适应支撑机构使轴瓦各处承受的压力一致。可以理解的是，由于加工制造以及装配等误差的存在，轴瓦各处所承受的转动件的压力会有一定的差异。本专利技术在轴瓦下部与底座之间设置自适应支撑机构，从而使轴瓦可根据所承受的压力而自动进行微调，以确保轴瓦各处承受的压力一致。作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大容量发电机重载推力轴承系统，包括在轴向上具有下限位位置的转动件、位于转动件下方填充有润滑油的油槽、设置在油槽内的底座、沿周向间隔设置在底座上的若干扇环形的轴瓦，转动件下端部设有镜板，轴瓦上表面设有耐磨层，其特征是，轴瓦位于转动件转动方向的前后两侧靠近耐磨层的上部分别设有沿径向延伸的V形槽，轴瓦内设有若干贯通转动件转动方向前后两侧的散热通道，所述散热通道的前后两端分别连通V形槽的槽底。/n

【技术特征摘要】
1.一种大容量发电机重载推力轴承系统，包括在轴向上具有下限位位置的转动件、位于转动件下方填充有润滑油的油槽、设置在油槽内的底座、沿周向间隔设置在底座上的若干扇环形的轴瓦，转动件下端部设有镜板，轴瓦上表面设有耐磨层，其特征是，轴瓦位于转动件转动方向的前后两侧靠近耐磨层的上部分别设有沿径向延伸的V形槽，轴瓦内设有若干贯通转动件转动方向前后两侧的散热通道，所述散热通道的前后两端分别连通V形槽的槽底。


2.根据权利要求1所述的一种大容量发电机重载推力轴承系统，其特征是，所述轴瓦包括上层瓦和若干堆叠在一起的下层瓦，所述耐磨层设置在上层瓦的上表面，在上层瓦和下层瓦之间、相邻的下层瓦之间分别设有所述散热通道，至少在上层瓦和下层瓦之间的前后两侧设有所述的V形槽。


3.根据权利要求1所述的一种大容量发电机重载推力轴承系统，其特征是，轴瓦下部通过自适应支撑机构与底座相连接，推力轴承系统在工作时，所述自适应支撑机构使轴瓦各处承受的压力一致。


4.根据权利要求1所述的一种大容量发电机重载推力轴承系统，其特征是，所述自适应支撑机构包括连接在轴瓦和底座之间的弹性套、设置在弹性套内的支撑柱，弹性套包括若干沿轴向等间距设置的圆形支撑环，从上至下地，在相邻的奇数个支撑环和偶数个支撑环的外侧边缘之间通过轴向截面呈半圆形的外连接环相连接，从上至下地，在相邻的偶数个支撑环和奇数个支撑环的内侧边缘之间通过轴向截面呈半圆形的内连接环相连接，支撑柱的上端与轴瓦下部连接，所述支撑柱的圆周面上沿轴向均匀地固设有若干支撑环片，所述支撑环片从上至下地依次位于相邻的奇数个支撑环和偶数个支撑环之间的空隙内。


5.根据权利要求3所述的一种大容量发电机重载推力轴承系统，其特征是，所述自适应支撑机构包括设置在轴瓦和底座之间的前支撑油缸组和后支撑油缸组，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建峰，童哲铭，刘思靓，童水光，周叶，成德明，曹登峰，刘胜柱，毛继业，沈钊根，俞增强，
申请(专利权)人：浙江富春江水电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33