[发明专利]滑动轴承承载特性的控制装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种滑动轴承承载特性的控制装置及控制方法。本发明的装置包括布置在滑动轴承轴瓦内部的传热介质通道和布置在滑动轴承轴颈上的位移传感器，传热介质通道处设置有温度传感器，传热介质通道通过传热介质输送管道连接传热介质供给装置，传热介质输送管道上设置有流量阀和温控装置，温度传感器、位移传感器、流量阀、温控装置都与控制器连接。控制器根据位移数据，控制温控装置产生低温介质或者高温介质，使局部区域的润滑油温度降低或者升高，升高或者降低油膜粘度，从而使局部区域的油膜压力升高或者下降，进而实现对滑动轴承承载特性的控制。本发明不仅可以控制滑动轴承承载特性，还可以处理滑动轴承出现的故障。

技术领域：

本发明涉及一种滑动轴承承载特性的控制装置及控制方法，属于滑动轴承动压润滑技术领域。

背景技术：

滑动轴承是大型旋转机械的重要承载构件，其性能的优劣直接影响轴承转子系统的安全稳定性。在汽轮发电机组、鼓风机、离心机之类的旋转机器中，滑动轴承的直径、宽径比、间隙比等几何参数投入运行后就基本固定不变，滑动轴承设计在额定工况下运行，轴承的承载特性保持恒定。然而，滑动轴承在实际工作过程中，会出现工作在高温或湿冷等恶劣的工作环境、微扰动下发生油膜涡动等不良运行状态，以及发生转子不平衡、热弯曲、不对中、摩擦等故障，导致承载特性发生改变。不良运行状态和故障都会使得滑动轴承偏离正常运行的额定工况，为了解决承载特性发生改变的问题，需要一种对滑动轴承承载特性进行控制的方法。

由动压润滑原理可知，滑动轴承承载特性与油膜压力场密切相关。在忽略油膜厚度的影响下，可以得到滑动轴承油膜压力分布的Reynolds方程：

式中，r为滑动轴承半径，为角坐标，ρ为润滑油密度，h为油膜厚度，μ为润滑油动力粘度，p为油膜压力，z为轴向坐标，Ω为转子转速，V_h为水平移位速度，V_v为垂直移位速度。对于圆柱形轴承：c为半径间隙，ε为偏心率，为偏位角。

在定常工况下，常规径向滑动轴承压力分布示意图如图1所示。由图1可知，油膜最大压力在轴颈旋转方向下游，在最小油膜厚度位置附近。油膜压力越大，内摩擦作用就越强，动压效应使得承压区润滑油温度升高，油膜最大温度在最小油膜厚度位置的附近区域。

对Reynolds方程求解的方法有差分法和有限体积法等，但无论采用何种求解法，压力分布关系式都相同：根据压力分布关系式可知，一个确定型号的滑动轴承的压力分布p，只与转子转速Ω、润滑油粘度μ和偏心率ε相关。而对于旋转机械而言，滑动轴承通常在恒定载荷和恒定转速下运行，压力分布主要受润滑油动力粘度μ影响。

粘性是流体抵抗变形或阻止相邻流体层产生相对运动的性质。润滑油温度越高，分子更加活跃，分子间作用越低，润滑油粘度越低。通过拟合实验的温度数据和粘度数据可以得到温度和粘度的函数关系，常用的温粘关系式有Reynolds公式、Vogel公式、Maccoull-Wright公式等。以下是Reynolds粘温关系式：

式中,μ为动力粘度，μ₀为参考温度T₀下的动力粘度，β为温粘系数。

目前，研究人员对滑动轴承承载特性的分析主要集中在影响滑动轴承承载特性的因素，以及改善滑动轴承承载特性的方法和手段，尚未出现研究成果对滑动轴承特性进行控制。在滑动轴承出现不良运行状态，一般不会采取措施，而只有当滑动轴承发生故障时，才会采取更换轴承型式、增加乌金宽度、减少轴承长径比、改变轴承顶隙侧隙等方法来调整滑动轴承的承载特性。所以，亟需一种调节滑动轴承承载特性的方法来改善滑动轴承运行状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种滑动轴承承载特性的控制装置及控制方法，能作为滑动轴承故障应急处理的控制方法。本发明对滑动轴承局部敏感区域温度进行控制，充分利用了滑动轴承温度分布特性，能够节约能耗和减少传热介质热惯性带来的影响。