[实用新型]水轮发电机组转动部分混合磁浮承重装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种水轮发电机组转动部分混合磁浮承重装置。它是基于永磁与电励磁混合磁浮技术的立式水轮发电机组转子系统承重的关键技术，属于电气控制工程技术领域。

背景技术

早在公元前100年前后，中国就出现了水轮机的雏形——水轮，用于提灌和驱动粮食加工器械。现代水轮机则大多数安装在水电站内，用来驱动发电机发电。经过多年的发展，已经形成了比较成熟的水力发电技术，水电在人民日常生活和工业生产中发挥了不可缺少的作用。目前大中型水力发电机组基本上采用立轴结构，立式水轮发电机组转子系统的主要重量是通过主轴传递给座环，然后传递给承力墩的方式，也就是说水轮机的转轮和发电机转子通过主轴连接在一起。由于水轮机组的转子系统重量很大，在其工作过程中必然会对它的承重设施有着很高的要求，传统的承重方式主要是采用推力轴承。推力轴承承受整个机组转动部分的重量以及水轮机轴向的水推力。存在摩擦和机械牢固性老化等的问题(例如，推力轴承实际瓦面在油膜压力和油膜温度联合作用下会发生变形，瓦面的变形会影响油膜厚度分布，瓦面变形越大，油膜中的峰值压力与平均比压之比越大，而最小油膜厚度会变小。对于重载大型推力轴承，瓦面和镜板面的综合变形可能会超过最小油膜厚度的量级，轴承就可能发生磨损和烧瓦)。特别是长期重负状态下的摩擦引起的机械磨损和发热问题非常突出。为此，大型水轮发电机组承重系统中对承重轴承有非常严格的要求。因而使其生产成本与运行维护成本上升。而磁浮支承可以无接触、无摩擦，很好地解决了传统承重的不足。

发明内容

本实用新型根据水轮发电机组转动部分承重系统的特点，并结合永磁与电励磁技术的特性，提出了水轮发电机组转动部分混合磁浮承重系统。旨在克服水轮发电机组转动部分承重系统存在的上述问题。采用永磁磁浮技术与电励磁磁浮技术共同对水轮发电机组转动部分产生向上的浮力，以减小转动部分施加在轴承上的重力。

本实用新型的技术解决方案：其特征是在水轮发电机组的发电机与水轮机之间的主轴上设置永磁磁浮装置和电励磁磁浮装置，所述电励磁磁浮部分包括电磁铁铁芯、电磁铁励磁绕组和衔铁，其中衔铁与主轴固定连接，与主轴一起旋转，电磁铁铁芯与静止的土工建筑或固定支架固定连接，励磁绕组放置在电磁铁芯的空腔内；所述永磁磁浮部分包括动永磁体和静永磁体，其中动永磁体与主轴固定连接，与主轴一起旋转，静永磁体与静止的土工建筑或另一个固定支架固定连接。

本实用新型的优点：根据水轮发电机组的特点，系统初步设计为两部分施加悬浮力的方式。即：一方面，采用永磁磁浮的方式。将一块有着适当面积(根据水轮发电机转子系统所需浮起的重量由下面所给计算模型计算)、厚度和磁性的永磁体固定于主轴适当位置(如主轴下半部分某位置，由实际空间允许决定)，并在水轮发电机转轮与该永磁体之间建造一层土工建筑物(或其它支撑物)，其上置另一块相同面积的永磁体(如附图1下半部分)，并使这两块永磁体相斥，那么因为土工建筑物将力传递给土建设施，永磁磁浮部分在主轴的轴向对主轴施加一向上的推力；另一方面，在主轴另一适当位置(如主轴上半部分某位置)，装设电励磁磁浮装置，即在主轴上固定一块有着合理面积和厚度的铁块，铁块的上方安装固定的电磁铁，(如附图1上半部分)，电磁铁通电之后，对其下的衔铁产生吸引力，该吸引力施加于主轴上，对整个水轮发电机组的转动部分产生一个向上的拉力。通过这两个方式不同的装置产生的悬浮力以承担水轮发电机组转动部分的重量。

考虑水轮发电机组运行的稳定性，本系统并不使转子系统真正全部浮起来，而是分担转子系统的大部分重量，这样既减小施加在推力轴承上的重力，从而减小摩擦，又保持发电机组转动部分的稳定性。

当前电磁理论的发展及新型永磁材料(如稀土永磁材料)的成熟应用，为本发明专利的实现提供了可能。

附图说明：

附图1是本实用新型总体结构剖面示意图.

附图2是永磁磁浮部分示意图.

附图3是电励磁磁浮部分示意图.

附图4是电磁磁浮力与励磁绕组匝数、励磁电流之间的实例分析关系示意图。

图中的1是水轮发电机转子系统的主轴、2是电磁铁铁芯、3是电磁铁励磁绕组、4是衔铁、5是动永磁体、6是静永磁体、7是静止的土工建筑或固定支架、8是另一静止的土工建筑或固定支架。

具体实施方式