[发明专利]一种具有高效油冷轴承的水轮发电机

说明书

技术领域

本发明涉及水轮发电机装置领域，尤其涉及具有高效油冷轴承的水轮发电机。

背景技术

轴承是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。

滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。

滑动轴承，是在滑动摩擦下工作的轴承，其轴承支承的轴部分称为轴颈，与轴颈相配的零件称为轴瓦。滑动轴承具有工作平稳、可靠、无噪声的优点，但由于摩擦较大，其轴颈与轴瓦之间通过润滑油分开而不发生直接接触。在液体润滑条件下，可以大大减小摩擦损失和表面磨损，同时，油膜还具有一定的吸振能力。另外，为了改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇铸的减摩材料层称为轴承衬。轴瓦和轴承衬的材料统称为滑动轴承材料。滑动轴承应用场合一般在低速重载工况条件下，或者是维护保养及加注润滑油困难的运转部位。

轴承是用于支撑发电机、电动机、转轮、飞轮等的必不可少的部件，在用于大型发电机时，如水轮发电机，由于水轮发电机轴承所承接的径向力和轴向力非常大，其摩擦产热也非常大，需要特定的冷却结构对其摩擦面进行降热。

现有水轮发电机采用的轴承，如图1所示，包括轴承座a1、轴承盖a2、轴瓦a3、油泵a4、第一油腔a5、第二油腔a6和冷却器a7；所述轴承盖a2盖合在轴承座a1上，所述轴瓦a3固定在轴承座a1上，所述轴瓦a3内径侧设有轴向方向的冷却油槽a31，所述冷却油槽a31的中部设有注油孔a32，所述冷却油槽a31的两侧设置为排油孔a33；所述第一油腔a5为轴承盖a2与轴承座a1盖合形成的密封腔；所述第二油腔a6位于第一油腔a5下方，所述第二油腔a6的上腔壁设有进油道a61和出油道a62，所述第二油腔a6通过进油道a61连通第一油腔a5，所述第二油腔a6内安装冷却器a7，所述第二油腔a6的冷却油通过出油道a62由油泵a5导入到注油孔a32，冷却油流经轴瓦a3内径面和冷却油槽a31，流入排油孔a33，并排出到第一油腔a5。

现有水轮发电机轴承中常用的冷却器a7，如图2所示，包括冷却铜管a71、边环流道隔板a72和中心流道隔板a73，冷却铜管a71贯穿边环流道隔板a72和中心流道隔板a73；如图3所示，所述边环流道隔板a72的环边与第二油腔a6的腔壁之间为用于流过冷却油的边环流道a74，如图4所示，中心流道隔板a73的中心为用于流过冷却油的中心流道a75。

上述现有技术中采用的轴承冷却器结构，存在如下不足：

冷却油只在第二油腔a6上半部流通，第二油腔a6下半部的冷却油滞留，导致冷却器a7与冷却油的热交换效率偏低，冷却油的循环油温偏高。

目前水电站均采用上述现有的轴承冷却器结构，在水轮发电机轴承的轴瓦和油温运行三小时后，如表1所示，轴瓦温度均在58℃以上，油温在55℃以上。