本发明专利技术公开了一种水轮发电机转子磁悬浮承重系统实验装置及调试方法，包括基座、电动机、底部悬空的主轴和平面轴承，平面轴承与基座之间设置有压力传感器；主轴上还同轴连接有金属推力盘与带有励磁线圈的电磁铁，压力传感器及励磁线圈均与单片机连接，电磁铁与主轴之间的电磁可调节。采用上述结构与方法后，上述单片机能够实时调节励磁线圈中通过的励磁电流大小，从而调节电磁铁对金属推力盘，也即对主轴的电磁吸力的大小，压力传感器可实时对该平面轴承承受的压力进行监测。从而，对转子系统进行有目标的轴向负荷的减载，为解决推力轴承由摩擦引起的机械磨损和发热问题，提供积极参考。同时，软磁电磁铁的成本低，便于研究、分析与推广。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，包括基座、电动机、底部悬空的主轴和平面轴承，平面轴承与基座之间设置有压力传感器；主轴上还同轴连接有金属推力盘与带有励磁线圈的电磁铁，压力传感器及励磁线圈均与单片机连接，电磁铁与主轴之间的电磁可调节。采用上述结构与方法后，上述单片机能够实时调节励磁线圈中通过的励磁电流大小，从而调节电磁铁对金属推力盘，也即对主轴的电磁吸力的大小，压力传感器可实时对该平面轴承承受的压力进行监测。从而，对转子系统进行有目标的轴向负荷的减载，为解决推力轴承由摩擦引起的机械磨损和发热问题，提供积极参考。同时，软磁电磁铁的成本低，便于研究、分析与推广。【专利说明】
本专利技术涉及一种水轮发电机承重系统实验装置及调试方法，特别是。
技术介绍
目前，在大中型立轴式发电机组承重系统中传统的承重方式主要是推力轴承。推力轴承承受整个机组转子系统的重量以及水轮机轴向的水推力，由于水轮发电机轴向重量很大，包括发电机转子、水轮机转轮和主轴，以中型水轮发电机为例其轴向总负荷约为1600吨，所有的重量有推力轴承承担，推力轴承处相对运动形成摩擦力，加上传统推力轴承自身的结构特征，摩擦力大小同其所受压力成正比，发热问题又与摩擦存在正相关关系等因素，长期运行状态下产生机械牢固性老化等问题。对于重载大型推力轴承，特别是长期重负状态下由摩擦引起的机械磨损和发热问题非常突出。水轮机组推力轴承的状态是影响水轮机正常运行的重要因素，为提高发电机组的效率，减小发电机组轴承的摩擦和损耗至关重要。目前，现有技术中，有提出通过利用电磁悬浮系统(主要是稀土永磁铁)对转子系统进行减载，减轻施加在推力轴承上的重量，来克服现有推力轴承的摩擦及发热问题的构想。但该构想在实施起来，仍需克服诸多问题。这样，便需要一个实验平台，来进行模拟详细的试验研究，找出可能的影响因素及各因素间的相互关系。另外，稀土永磁铁，成本高，材料稀缺，不利于研究推广。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种能对转子系统进行减载，克服现有推力轴承的摩擦及发热问题，同时，成本低、便于研究、分析与推广，且电磁吸力可检测的水轮发电机转子磁悬浮承重系统实验装置及调试方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是: 一种水轮发电机转子磁悬浮承重系统实验装置，包括带有中心孔的基座和顶端与电动机相连接的主轴，基座的中心孔上同轴设置有平面轴承，该平面轴承与基座之间均匀设置有若干个压力传感器；主轴的下端从中心孔及平面轴承中穿过且底部悬空；主轴中部同轴固定有金属推力盘，该金属推力盘顶部的主轴上套设有同轴的带有励磁线圈的电磁铁；主轴能相对基座、平面轴承及电磁铁自由转动；所述每个压力传感器及励磁线圈均与单片机连接，该单片机与电脑相连接。所述平面轴承外侧的基座上均匀设置有至少两个用于支撑电磁铁的外部支撑体，所述电磁铁外围由两片可拆卸连接的尼龙固定，尼龙放置于外部支撑体上，电磁铁与金属推力盘之间的距离可调节。所述电磁铁与金属推力盘之间的距离小于5mm。所述压力传感器有两个，左右对称设置于平面轴承底部的一条直径方向上。所述电磁铁为中间设置有凹槽的环形电磁铁，凹槽底部设置有两个贯通的引线槽；所述励磁线圈置于凹槽中，励磁线圈的两个自由端分别从相应的引线槽中穿出并与单片机相连接。所述基座的中心孔内壁设置有滚珠轴承。所述主轴顶端通过齿轮键连接有第一齿轮，所述电动机固定于基座的支架上，电动机底部的第二齿轮与第一齿轮相耦合。一种水轮发电机转子磁悬浮承重系统实验装置的调试方法，包括以下步骤: 第一步，压力传感器的固定:将每个压力传感器均匀固定于中心孔上方的基座上； 第二步，平面轴承及主轴的安装调试:将平面轴承置于第一步的压力传感器上，后将主轴下端穿过平面轴承并插入中心孔内，主轴底部悬空，金属推力盘将置于平面轴承上，平面轴承将重量传递给下方的压力传感器； 第三步，电磁铁安装调试:将电磁铁嵌入第二步中的主轴上方，安置平衡，励磁线圈的两个自由端分别与单片机连接； 第四步，主轴与电动机的连接:电动机将带动主轴转动； 第五步，压力传感器的信号传输:用信号线将第四步中的压力传感器与单片机进行连接，单片机与电脑连接，单片机及电脑将检测的信号进行转换、放大后并动态显示； 第六步，电动机带动主轴转动:电动机通入电流，将带动主轴转动，观察并记录单片机及电脑显示的数据； 第七步，电磁吸力调节:通过调节励磁线圈中励磁电流的大小，实时改变电磁铁对金属推力盘的电磁吸力，压力传感器将实时检测平面轴承承受的压力变化； 第八步，实验数据分析:通过第六步及第七步中记录的数据，进行分析电磁力大小的影响因素。在电磁铁嵌入第三步的主轴前，先计算出电磁铁与金属推力盘之间的需要距离，再在基座上均匀安装至少两个与计算高度相对应的外部支撑体，后在电磁铁外围用两片可拆卸连接的尼龙固定，再将尼龙放置于外部支撑体上；第七步中，通过调节尼龙与电磁铁的固定位置，从而调节电磁铁对金属推力盘的电磁吸力。所述电磁铁为带有凹槽的环形电磁铁，在电磁铁嵌入第三步的主轴前，先将励磁线圈置于凹槽内并用环氧树脂浇封。本专利技术采用上述结构与方法后，上述与电脑连接的单片机，能够实时调节励磁线圈中通过的励磁电流大小，从而调节电磁铁对金属推力盘,也即对主轴的电磁吸力的大小，压力传感器可实时对该平面轴承承受的压力(也即间接对电磁吸力)进行监测，达到控制磁悬浮力的大小，也即对转子系统进行有目标的进行轴向负荷减载，为验证该模型解决大中型转子系统的推力轴承在长期重负状态下由摩擦引起的机械磨损和发热问题上的实际作用，为优化发电机组的效率、有效延长发电机组转子承重系统的使用寿命提供了积极的参考。同时，软磁电磁铁的成本低，便于研究、分析与推广。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术一种水轮发电机转子磁悬浮承重系统实验装置的立体结构示意图； 图2是本专利技术一种水轮发电机转子磁悬浮承重系统实验装置的纵向剖视图。其中有:1.电动机；2.主轴；3.电磁铁；4.金属推力盘；5.压力传感器；6.外部支撑体；7.单片机；8.齿轮键；9.引线槽；10.励磁线圈；11.平面轴承；12.滚珠轴承；13.基座；14.中心孔；15.电脑；16.凹槽；17.第一齿轮；18.第二齿轮；19.尼龙。【具体实施方式】下面结合附图和具体较佳实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1和图2所示，一种水轮发电机转子磁悬浮承重系统实验装置，包括带有中心孔14的基座13和顶端与电动机I相连接的主轴2，基座13的中心孔14上同轴设置有平面轴承11，该平面轴承11与基座13之间均匀设置有若干个压力传感器5，优选为两个，分别左右对称设置于平面轴承11底部的一条直径方向上，压力传感器5可以均匀检测平面轴承11承受的压力。主轴2的下端从中心孔14及平面轴承11中穿过且底部悬空，即穿出中心孔14的主轴2的长度小于基座13的高度；主轴2中部同轴固定有金属推力盘4，该金属推力盘4顶部的主轴2上套设有同轴的带有励磁线圈10的电磁铁3 ;主轴2能相对基座13、平面轴承11及电磁铁3自由转动；所述每个压力传感器5及励磁线圈10均与单片机7连接，该单片机7与电脑15相连接。作为变形，上述压力传感器5的数量也可以为3个、4个或多个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水轮发电机转子磁悬浮承重系统实验装置，其特征在于：包括带有中心孔（14）的基座（13）和顶端与电动机（1）相连接的主轴（2），基座（13）的中心孔（14）上同轴设置有平面轴承（11），该平面轴承（11）与基座（13）之间均匀设置有若干个压力传感器（5）；主轴（2）的下端从中心孔（14）及平面轴承（11）中穿过且底部悬空；主轴（2）中部同轴固定有金属推力盘（4），该金属推力盘（4）顶部的主轴（2）上套设有同轴的带有励磁线圈（10）的电磁铁（3）；主轴（2）能相对基座（13）、平面轴承（11）及电磁铁（3）自由转动；所述每个压力传感器（5）及励磁线圈（10）均与单片机（7）连接，该单片机（7）与电脑（15）相连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马宏忠，杨庆利，陈旭东，赵雨辰，陈肇邦，宗文婷，陆丹，王庆燕，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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