CN103671483B - 一种用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承，包括上瓦块和下瓦块；所述下瓦块的瓦圆弧中心轴与所述转子轴的轴心线重合，所述上瓦块的瓦圆弧中心轴位于所述转子轴的轴心线下方；所述上瓦块和下瓦块的瓦圆弧中间部位均设有轴向的装配孔，所述装配孔内均设有瓦块转动轴；所述上瓦块的瓦圆弧半径大于所述下瓦块的瓦圆弧半径。本发明解决了用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承的上瓦块系统的稳定性问题，使轴承与汽轮机转子轴之间油膜的稳定性好，从而使汽轮机运行的安全性好。本发明适用于所有电站汽轮机轴系的设计，尤其适用于转子跨距长、转子重量大、工作转速高的汽轮机组。且本发明结构简单，易于实现。

Description

一种用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，特别是涉及一种用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承。

背景技术

汽轮发电机组是一种把热能转换成机械能进而转换成电能的能量转换装置，是电站建设中的关键动力设备之一。由锅炉产生的高温、高压蒸汽，经过蒸汽透平，将热能与压力势能转换，成为汽轮机的机械能，带动汽轮机转子输出轴做功，该机械能通过汽轮机转子输出轴传递给发电机，从而将机械能转换成电能，因此，汽轮机作为源动机常被称为“光明之源”。

传统的工业透平汽轮机通常由于转速较高，因此在设计时，需要考虑轴承的轴瓦随转速的升温情况，从而在汽轮机设计时，通常选用小直径（线速度小）、轻载荷（大多数设计比压在0.7～1.0Mpa）、较刚性的转子（转子轴承中心跨距短）。目前，由于市场需求，汽轮机转子跨距越来越长，转子重量也越来越重，机组工作转速也越来越高，现有技术中用于汽轮机转子轴安装的常规可倾瓦轴承在使用过程中，随着转子跨距的变长、转子重量的变重以及工作转速的变高，轴承失稳的可能性越来越大。可倾瓦轴承的失稳势必造成汽轮机转子系统油膜的失稳，给汽轮机组的运行安全带来极大的危害。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种稳定性好的用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承，包括上瓦块和下瓦块；所述下瓦块的瓦圆弧中心轴与所述转子轴的轴心线重合，所述上瓦块的瓦圆弧中心轴位于所述转子轴的轴心线下方；

所述上瓦块和下瓦块的瓦圆弧中间部位均设有轴向的装配孔，所述装配孔内均设有瓦块转动轴；

所述上瓦块的瓦圆弧半径大于所述下瓦块的瓦圆弧半径。

优选地，所述上瓦块的瓦圆弧中心轴与所述转子轴的轴心线之间的距离为所述下瓦块与所述转子轴之间间隙的0.5倍。

优选地，所述上瓦块的瓦圆弧半径比所述下瓦块的瓦圆弧半径大0.5mm-2mm。

优选地，所述上瓦块的数量为2块。

优选地，所述下瓦块的数量为2块。

如上所述，本发明的用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承，具有以下有益效果：

当本发明的用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承工作时，汽轮机转子轴轴心的静平衡位置位于下瓦块的瓦圆弧中心轴的下方、上瓦块的瓦圆弧中心轴的上方，从而上瓦块处于受力状态，不会发生静失稳。本发明解决了用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承的上瓦块系统的稳定性问题，使轴承与汽轮机转子轴之间油膜的稳定性好，从而使汽轮机运行的安全性好。本发明适用于所有电站汽轮机轴系的设计，尤其适用于转子跨距长、转子重量大、工作转速高的汽轮机组。且本发明结构简单，易于实现。

附图说明

图1显示为本发明的用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承的结构示意图。

元件标号说明

1上瓦块

2下瓦块

3转子轴

4瓦块转动轴

A转子轴的轴心

B上瓦块的瓦圆弧中心轴位置

e上瓦块的瓦圆弧中心轴与转子轴轴心线之间的距离

L下瓦块与转子轴之间间隙

M上瓦块与转子轴两侧的配合间隙

Rs上瓦块的瓦圆弧半径

Rx下瓦块的瓦圆弧半径

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

鉴于现有技术中用于汽轮机转子轴安装的常规可倾瓦轴承仅适用于小直径、轻载荷、较刚性的转子，而目前市场需求的汽轮机转子跨距越来越长，转子重量也越来越重，机组工作转速也越来越高，从而常规可倾瓦轴承失稳的可能性越来越大。可倾瓦轴承的失稳会造成汽轮机转子系统油膜的失稳，给汽轮机组的运行安全带来极大的危害。本发明的发明人设计出一种新型的用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承，通过为可倾瓦轴承的上瓦块设置预偏心，使上瓦片在汽轮机转子轴轴心处于静平衡位置时处于受力状态，从而不会发生静失稳，完美地解决了汽轮机转子轴轴承系统的稳定性问题。

以下将通过具体实施例来对本发明的用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承进行详细说明。

如图1所示，一种用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承，包括上瓦块1和下瓦块2；所述下瓦块2的瓦圆弧中心轴与所述转子轴3的轴心线重合，均位于图1所示的A点处；所述上瓦块1的瓦圆弧中心轴（位于图1所示的B点处）位于所述转子轴3的轴心线下方。

本发明的所述上瓦块1的数量优选为2块，所述下瓦块2的数量也优选为2块。两块所述上瓦块1和两块所述下瓦块2的瓦圆弧中间部位均设有轴向的装配孔，所述装配孔内均设有瓦块转动轴4。本发明的用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承通过瓦块转动轴4安装于汽轮机的壳体内。

因为上瓦块1的瓦圆弧中心轴与所述转子轴3的轴心、所述下瓦块2的瓦圆弧中心轴不重合，上瓦块1的瓦圆弧中心轴偏向下，为了保证上瓦块1与转子轴3两侧的配合间隙M不小于下瓦块2与转子轴3的配合间隙L，所述上瓦块1的瓦圆弧半径Rs应大于所述下瓦块2的瓦圆弧半径Rx。结合现实中本发明的轴承与转子轴3的配合情况，优选地，所述上瓦块1的瓦圆弧半径Rs比所述下瓦块2的瓦圆弧半径Rx大0.5mm-2mm。

当常规的用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承工作时，汽轮机转子轴轴心的静平衡位置位于轴承中心以下，形成偏心；本发明使用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承的上瓦块1相对于转子轴3、下瓦块2形成预偏心（即B点），所述预偏心（即B点）位于所述汽轮机转子轴轴心的偏心位置下方，从而使所述上瓦块1处于受力状态，不会发生静失稳。

概括地说，本发明采用上瓦块1、下瓦块2不对称预负荷参数的结构形式。下瓦块2的预负荷参数：下瓦块2的瓦圆弧中心轴与转子轴3轴心的距离（两者重合，即为零）÷下瓦块2与转子轴3之间间隙L，即下瓦块2的预负荷参数为零，从而保证了油膜特性满足转子-轴承系统的动力学特性。上瓦块1的预负荷参数：上瓦块1的瓦圆弧中心轴与转子轴3轴心的距离÷下瓦块2与转子轴3之间间隙，即e÷L，本发明的e优选为L的0.5倍计算，则上瓦块1的预负荷参数为0.5，从而改善了上瓦块1的承载情况，消除了上瓦块1不稳定而引起的转子-轴承系统的失稳现象。

本发明解决了用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承的上瓦块系统的稳定性问题，使轴承与汽轮机转子轴之间油膜的稳定性好，从而使汽轮机运行的安全性好。所以，本发明不但适用于小直径（线速度小）、轻载荷（大多数设计比压在0.7～1.0Mpa）、较刚性的转子（转子轴承中心跨距短），还能适用于转子跨距长、转子重量大、工作转速高的汽轮机组，尤其适用于具有压力的高速工业透平机型及联合循环中的在线离合器稳定轴承（简称SSS稳定轴承）。

本发明的上瓦块1和下瓦块2与常规的可倾瓦轴承在结构上完全相同，在安装时，只需使上瓦块1保持一定的预偏心即可，从而本发明结构简单、便于制造、易于实现。

综上所述，本发明的用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承通过调整轴承上瓦块1的预偏量，即可增加可倾瓦轴承的负荷，从而增加轴承动态特性中的动刚度，达到增加轴承稳定性的效果。本发明适用于所有电站汽轮机轴系的设计，特别是转子轴承系统的稳定性设计，尤其适用于具有压力的高速工业透平机型及联合循环中的SSS稳定轴承。本发明结构简单，易于实现。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承，包括上瓦块(1)和下瓦块(2)；其特征在于，所述下瓦块(2)的瓦圆弧中心轴与所述转子轴(3)的轴心线重合，所述上瓦块(1)的瓦圆弧中心轴位于所述转子轴(3)的轴心线下方；

所述上瓦块(1)和下瓦块(2)的瓦圆弧中间部位均设有轴向的装配孔，所述装配孔内均设有瓦块转动轴(4)；

所述上瓦块(1)与转子轴(3)两侧的配合间隙(M)不小于下瓦块(2)与转子轴(3)的配合间隙(L)，所述上瓦块的瓦圆弧半径(Rs)大于所述下瓦块的瓦圆弧半径(Rx)。

2.根据权利要求1所述的用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承，其特征在于：所述上瓦块(1)的瓦圆弧中心轴与所述转子轴(3)的轴心线之间的距离(e)为所述下瓦块(2)与所述转子轴(3)之间间隙(L)的0.5倍。

3.根据权利要求1或2所述的用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承，其特征在于：所述上瓦块的瓦圆弧半径(Rs)比所述下瓦块的瓦圆弧半径(Rx)大0.5mm-2mm。

4.根据权利要求1或2所述的用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承，其特征在于：所述上瓦块(1)的数量为2块。

5.根据权利要求1或2所述的用于汽轮机转子轴的可倾瓦轴承，其特征在于：所述下瓦块(2)的数量为2块。