CN104141686B - 自调节高压油顶起装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带自调节油压的环形油路式高压油顶起结构，由高压油进油部分、低压油取油部分、环形油路部分、分支油路部分、自阻尼油压调节五部分构成。本发明改变了以往多个油路总线均设置油压检测与控制的布局，仅设置了一条环形油路，加入了带自调节油压阻尼结构。本发明高压油顶起油孔采用了铜钢材质复合结构，避免了以往推力瓦油孔处硬度过高的钢坯露出。本发明可以承受的最高工作油压为14Mpa，分支油路全部采用了新型卡套式锁紧结构，降低维护难度，提升装配效率。本发明适用于大推力立式异步电机推导一体轴承的自调节高压油顶起装置，尤其是三代核电海水循环水泵电机推力系统，可广泛用于核电、石化、海水淡化行业。
Description
技术领域
本发明涉及一种自调节高压油顶起装置。
背景技术
大推力立式异步电机为压缩轴向高度，往往需要采用推导一体轴承，为了在启停时顺利建立推力润滑油膜，轴承需要设有高压油顶起功能。以往高压油顶起结构拥有多个油路总线，需要检测、控制每条油路总线的油压。传统高压油顶起结构无法自动完成油压的平衡分配，每块推力瓦均要单独设立一条油路总线，每条油路均设有油压检测与控制器件；随着三代核电技术的发展，核电站系统设计准则要求降低单台设备的复杂度，尽量采用一条油路总线，同时取消每块推力瓦油路设置的检测及控制部分。以三代核电站海水循环水泵电机(立式鼠笼)应用为例，极数为36极，功率为7700kW，额定转速为164转/分，可正反转，总体推力为280吨，启停时可高压油顶起。
发明内容
本发明的目的是提供一种自调节高压油顶起装置，改变以往油孔处钢坯材质过硬的外露危险，油路的分油管路接口采用卡套式锁紧结构，减少了以往的焊接坡口在高压油进油法兰处采用绝缘处理，并增加了双道密封，同时含自阻尼结构自动平衡各分支油路油压。
本发明的技术方案为：由高压油进油部分、低压油取油部分、环形油路部分、分支油路部分、分支油路自阻尼油压调节部分构成；卡套式接头(1)与高压弯管(2)上侧密封连接，卡套式接头(1)另一侧螺纹则与推力瓦钢坯(31)水平螺纹密封连接，高压弯管(2)与卡套式直通单向阀(3)连接，再与套式不锈钢端直通接头(4)连接；套式不锈钢端直通接头(4)与高压分流器(5)上侧连接，高压分流器(5)两侧分别与焊接式不锈钢端直通接头(6)，每两件焊接式不锈钢端直通接头(6)与一件高压弯管(7)连接，进而使得高压分流器(5)、焊接式不锈钢端直通接头(6)和高压弯管(7)形成一个环形油路，二件绝缘固定块(9)圆形缺口相对放置使之与高压弯管(7)包裹限位，钢质固定块(10)与绝缘固定块(9)经螺栓M8(8)连接在一起以固定环形油路，环形油路经三通接头与U型高压弯管(11)连接。螺栓M16(12)将高压进油上法兰(13)与中间法兰盘(14)把紧，螺栓M16(16)将高压进油下法兰(15)与中间法兰盘(14)把紧，在中间法兰盘(14)上下两面分别设立两道密封垫(24)和绝缘件(23)，高压进油管夹(18)将高压进油弯管(17)固定在上机架中环板下侧；螺栓M16(20)将低压取油下法兰(19)固定把紧，在低压取油下法兰(19)中设置一层密封垫(24)，低压取油管夹(22)将低压取油直管(21)固定；接头垫圈(30)、高压接头(25)把合在推力瓦钢坯(31)上，其间隙用轴承合金ZSnSb11Cu6(26)填满，在推力瓦钢坯(31)水平方向油孔内，放入阻尼油板(29)后再放入阻尼油环(28)形成一个阻尼单元，因此放入四组阻尼单元，最后一组的阻尼油环(28)端部用丝堵(27)拧紧限位，以形成可自调压的自阻尼油腔。
自调节高压油顶起装置主要分为高压油进油部分、低压油取油部分、环形油路部分、分支油路部分、分支油路自阻尼油压调节部分，共计五个功能部分。高压油进油部分负责轴承室高压油的引入功能；低压油取油部分负责外置油泵从轴承室内提取汽轮机油的功能；环形油路部分负责将高压油进油进一步连接轴承室，以保证高压油顺利连接每一条分支油路；分支油路部分负责将高压油从环形油路进一步输送至推力瓦部位；分支油路自阻尼油压调节部分负责将高压油从分支油路提取，经过特有的阻尼结构，将汽轮机油最终引入推力瓦垂直高压油孔，阻尼结构可以在油压瞬间波动时期，自动地调节每一个分支油路的最终出口油压保持相对平衡，以满足推力系统的性能要求。
高压油进油部分主要负责系统进油。高压油经外部油泵输送至高压进油弯管(17)处，高压进油弯管(17)被高压进油管夹(18)固定。高压进油下法兰(15)、螺栓M16(16)与中间法兰盘(14)下表面经一道密封垫(24)把合，以保持高压油路外部分的良好密封性，螺栓M16(12)、高压进油上法兰(13)与中间法兰盘(14)上表面经第二道密封垫(24)把合，以保持高压油路内部分的良好密封性。高压油经过高压进油下法兰(15)、中间法兰盘(14)、高压进油上法兰(13)进入环形油路部分。
低压油取油部分主要负责系统取油。低压汽轮机油存放在轴承油槽内，低压取油部分从轴承油槽底部提取低压汽轮机油，经低压取油下法兰(19)连接低压取油直管(21)。低压取油直管(21)被固定在低压取油管夹(22)上；螺栓M16(20)将低压取油下法兰(19)固定，保证了低压油路的外部良好密封性。
环形油路部分主要负责高压油引入与分配。高压油经过U型高压弯管(11)进入环形油路，环形油路由高压分流器(5)、焊接式不锈钢端直通接头(6)、高压弯管(7)构成。高压弯管(7)先被固定在绝缘固定块(9)上，两块相反的绝缘固定块(9)被固定在钢质固定块(10)，圆周共分布八组固定位置，最终完成环形油路的固定及限位。
分支油路部分负责从环形油路提取高压油，将其进一步注入分支油路自阻尼油压调节部分。首先高压油从高压分流器(5)上部进入，经过焊接式不锈钢端直通接头(6)进入高压弯管(2)，高压弯管(2)采用特殊的O型螺旋一圈半结构，以缓解推力瓦在大推力时，因轴向变形而引起的微小形变时的应力破坏，卡套式接头(1)与高压弯管(2)上部通过卡套方式锁紧，以达到良好的油路密封性。
分支油路自阻尼油压调节部分负责每一分支油路油压的自动平衡功能。高压油从卡套式接头(1)进入推力瓦钢坯(31)高压油入口，在推力瓦钢坯(31)的入口处形成一个密封油室。密封油室后面设置了四件阻尼油环(28)、四件阻尼油板(29)，阻尼油环(28)与阻尼油板(29)在密封油室交替排列，端部使用带有螺纹的丝堵(27)将阻尼油环(28)与阻尼油板(29)径向完成限位。阻尼油板(29)设有最小直径为1mm的锥形油口，在支路油压突变时，可以起到限制其波动的功能，四个阻尼油板(29)就形成了四个可以自动调节的阻尼室，以实现油路油压的自动平衡。
本发明提供的带自调节油压高压油顶起结构，可以保证在大推力、大转矩情况下，推力油膜得以顺利的建立。没有复杂的支路油压参数检测与控制部件，采用单一环形油路，降低了总线数量，提高了油路的可靠性。支路与油路总线采用卡套式连接，取消了以往的焊接式连接，提高了安装及维护的效率及时效性。
本发明可以承受最大14Mpa的工作油压边界，承受最大280吨的推力，同时保持良好的密封性，减少了轴承长期对外部环境的油污影响。在高压油进油的法兰接口处采取了绝缘处理，可以抑制轴电流从此处经过。新式自阻尼油压调节结构，降低了系统复杂度，提高了可靠性，也降低了抑制油压不平衡波动的成本。本发明突破了以往多油路总线分别控制油压的结构，开拓了大型立式异步电机推力系统新型自调节油压的环形油路式高压油顶起结构。
本发明油路总线采用环形回路，使直接控制的油路总线数由八路降为一路，为降低装配的复杂度，油路总线与分支油路的连接方式，由焊接方式改为卡套锁紧方式，即提高了安装效率，又降低了复杂度。在280吨的推力下，高压油系统的工作压力在14Mpa，当系统压力超过15Mpa时，需要设置有自动溢流阀装置，以保护轴承工作在正常的压力油压范围内。为保护轴承室的密封性，高压油路需要进行21Mpa的油压试验，低压油路需要进行1Mpa的油压试验，保持60分钟不漏油。自调节高压油顶起装置的开发，为三代核电站海水循泵电机推力系统奠定基础。
附图说明
图1本发明的自调节高压油顶起装置图
图2是图1的A-A剖视图
图3是图1的Ⅰ放大视图
图4是图1的Ⅱ放大视图
具体实施措施
图1为适用于大推力立式异步电机推导一体轴承的自调节高压油顶起装置，由高压油进油部分、低压油取油部分、环形油路部分、分支油路部分、分支油路自阻尼油压调节部分，共计五部分构成，其中前两部分属于高压油的进出接口部分，后三部分为自调节高压油主要工作系统。轴承室内的汽轮机油为自循环使用，从低压油取油部分经过外部高压油泵进入高压油进油部分，从高压油进油部分连接环形油路部分，进一步分配给各分支油路部分，最后进入分支油路自阻尼油压调节部分。该大型立式电机型号为YLKS7700-36，额定功率7700kW，额定电压10kV，额定转速164r/min，推力280吨，额定频率50Hz。
如图1所示，一种自调节高压油顶起装置，由高压油进油部分、低压油取油部分、环形油路部分、分支油路部分、分支油路自阻尼油压调节部分构成；卡套式接头1与高压弯管2上侧密封连接，卡套式接头1另一侧螺纹则与推力瓦钢坯31水平螺纹密封连接，高压弯管2与卡套式直通单向阀3连接，再与套式不锈钢端直通接头4连接；套式不锈钢端直通接头4与高压分流器5上侧连接，高压分流器5两侧分别与焊接式不锈钢端直通接头6，每两件焊接式不锈钢端直通接头6与一件高压弯管7连接，进而使得高压分流器5、焊接式不锈钢端直通接头6和高压弯管7形成一个环形油路，如图3所示，二件绝缘固定块9圆形缺口相对放置使之与高压弯管7包裹限位，钢质固定块10与绝缘固定块9经螺栓M8 8连接在一起以固定环形油路，环形油路经三通接头与U型高压弯管11连接。
如图4所示，螺栓M16 12将高压进油上法兰13与中间法兰盘14把紧，螺栓M16 16将高压进油下法兰15与中间法兰盘14把紧，在中间法兰盘14上下两面分别设立两道密封垫24和绝缘件23，高压进油管夹18将高压进油弯管17固定在上机架中环板下侧；螺栓M16 20将低压取油下法兰19固定把紧，在低压取油下法兰19中设置一层密封垫24，低压取油管夹22将低压取油直管21固定；接头垫圈30、高压接头25把合在推力瓦钢坯31上，如图2所示，其间隙用轴承合金ZSnSb11Cu6 26填满，在推力瓦钢坯31水平方向油孔内，放入阻尼油板29后再放入阻尼油环28形成一个阻尼单元，因此放入四组阻尼单元，最后一组的阻尼油环28端部用丝堵27拧紧限位，以形成可自调压的自阻尼油腔。
自调节高压油顶起装置主要分为高压油进油部分、低压油取油部分、环形油路部分、分支油路部分、分支油路自阻尼油压调节部分，共计五个功能部分；高压油进油部分主要负责系统进油，高压油经外部油泵输送至高压进油弯管17处，高压进油弯管17被高压进油管夹18固定，高压进油下法兰15、螺栓M16 16与中间法兰盘14下表面经一道密封垫24把合，以保持高压油路外部分的良好密封性，螺栓M16 12、高压进油上法兰13与中间法兰盘14上表面经第二道密封垫24把合，以保持高压油路内部分的良好密封性，高压油经过高压进油下法兰15、中间法兰盘14、高压进油上法兰13进入环形油路部分；低压油取油部分主要负责系统取油，低压汽轮机油存放在轴承油槽内，低压取油部分从轴承油槽底部提取低压汽轮机油，经低压取油下法兰19连接低压取油直管21，低压取油直管21被固定在低压取油管夹22上；螺栓M16 20将低压取油下法兰19固定，保证了低压油路的外部良好密封性；环形油路部分主要负责高压油引入与分配，高压油经过U型高压弯管11进入环形油路，环形油路由高压分流器5、焊接式不锈钢端直通接头6、高压弯管7构成，高压弯管7先被固定在绝缘固定块9上，两块相反的绝缘固定块9被固定在钢质固定块10，圆周共分布八组固定位置，最终完成环形油路的固定及限位；分支油路部分负责从环形油路提取高压油，将其进一步注入分支油路自阻尼油压调节部分，首先高压油从高压分流器5上部进入，经过焊接式不锈钢端直通接头6进入高压弯管2，高压弯管2采用特殊的O型螺旋一圈半结构，以缓解推力瓦在大推力时，因轴向变形而引起的微小形变时的应力破坏，卡套式接头1与高压弯管2上部通过卡套方式锁紧，以达到良好的油路密封性；分支油路自阻尼油压调节部分负责每一分支油路油压的自动平衡功能，高压油从卡套式接头1进入推力瓦钢坯31高压油入口，在推力瓦钢坯31的入口处形成一个密封油室。密封油室后面设置了四件阻尼油环28、四件阻尼油板29，阻尼油环28与阻尼油板29在密封油室交替排列，端部使用带有螺纹的丝堵27将阻尼油环28与阻尼油板29径向完成限位，阻尼油板29设有最小直径为1mm的锥形油口，在支路油压突变时，可以起到限制其波动的功能，四个阻尼油板29就形成了四个可以自动调节的阻尼室，以实现油路油压的自动平衡。
如图3所示，高压油进油部分是螺栓M16 12、高压进油上法兰13、中间法兰盘14、高压进油下法兰15、螺栓M16 16、高压进油弯管17、高压进油管夹18构成。先使用角焊完成中间法兰盘14固定及密封。高压进油上法兰13与中间法兰盘14之间设置绝缘件23和两件密封垫24。在螺栓M16 12外部放置绝缘套管，把合螺栓M16 12时中间放置绝缘垫圈、钢制垫圈及弹簧垫圈。高压进油下法兰15与与中间法兰盘14之间仅设置一件密封垫24，与其把合的螺栓M16 16仅设置弹簧垫圈。高压进油弯管17与高压进油下法兰15通过不锈钢焊料完成连接。高压进油管夹18带有高度方向自调节功能，可按实际位置需要将高压进油弯管17固定。
低压油取油部分是低压取油下法兰19、螺栓M16 20、低压取油直管21、低压取油管夹22构成。低压取油下法兰19使用角焊缝完成固定及密封。低压取油下法兰19为一套配对法兰，含密封垫，通过螺栓M16 20及弹簧垫圈完成把合。低压取油直管21与低压取油下法兰19通过不锈钢焊料完成连接。低压取油管夹22带有高度方向自调节功能，可按实际位置需要将低压取油直管21固定。
环形油路部分是高压分流器5、焊接式不锈钢端直通接头6、高压弯管7、螺栓M8 8、绝缘固定块9、钢质固定块10、U型高压弯管11构成。U型高压弯管11较低的一端与高压进油上法兰13通过内外角堆焊缝完成密封连接，其较高的一端经过一个三通接头与高压油环形油路通过焊接完成密封连接。高压油环形油路主要由高压分流器5、焊接式不锈钢端直通接头6、高压弯管7、三通接头组成。绝缘固定块9具有半圆缺口，两块相对放置在钢质固定块10，进而形成一个整圆缺口，以便将高压弯管7固定，螺栓M8 8下设置钢制垫圈和弹簧垫圈以施加预紧力，最后将其固定在钢质固定块10上完成限位。
分支油路部分是卡套式接头1、高压弯管2、卡套式直通单向阀3、卡套式不锈钢端直通接头4构成。卡套式接头1与推力瓦钢坯31把紧端为密封性的螺纹接口，另一侧则是与高压弯管2上部连接的卡套式锁紧密封接口。高压弯管2则是直径6mm(壁厚1mm)的不锈钢圆管弯成，中间采用一圈半的螺旋结构，可以缓冲负载变动时，因推力瓦微小变形而引起的高压弯管2的应力破坏。卡套式直通单向阀3有三部分，分别是上下卡套式锁紧密封接口和单向阀，其上部卡套式锁紧密封接口与高压弯管2下部连接，其下部卡套式锁紧密封接口经一段直径6mm不锈钢圆管与卡套式不锈钢端直通接头4连接，中间部分单向阀保证高压油单向有效，以抑制在瞬间因各个支路油路间因油压不平衡而导致的高压油反向回流。卡套式不锈钢端直通接头4与高压分流器5上侧卡套式锁紧密封接口连接。
如图2所示，分支油路自阻尼油压调节部分是由推力瓦钢坯31、接头垫圈30、高压接头25、轴承合金ZSnSb11Cu6 26、丝堵27、阻尼油环28、阻尼油板29构成。铜质高压接头25把合在推力瓦钢坯31上，两者之间设有铜质接头垫圈30以保证连接密封性；在推力瓦钢坯31水平方向油孔内，放入阻尼油板29后再放入阻尼油环28形成一个阻尼单元，因此放入四组阻尼单元，最后一组的阻尼油环28端部用丝堵27拧紧限位，以形成四个可自调压的自阻尼油腔，其阻尼油板29中心开有直径1mm的锥形阻尼孔，可以抑制油压的瞬间波动。
Claims (3)
1.一种自调节高压油顶起装置，其特征是：由高压油进油部分、低压油取油部分、环形油路部分、分支油路部分、分支油路自阻尼油压调节部分构成；卡套式接头(1)与高压弯管(2)上侧密封连接，卡套式接头(1)另一侧螺纹则与推力瓦钢坯(31)水平螺纹密封连接，高压弯管(2)与卡套式直通单向阀(3)连接，再与套式不锈钢端直通接头(4)连接；套式不锈钢端直通接头(4)与高压分流器(5)上侧连接，高压分流器(5)两侧分别与焊接式不锈钢端直通接头(6)连接，每两件焊接式不锈钢端直通接头(6)与一件高压弯管(7)连接，进而使得高压分流器(5)、焊接式不锈钢端直通接头(6)和高压弯管(7)形成一个环形油路，二件绝缘固定块(9)圆形缺口相对放置使之与高压弯管(7)包裹限位，钢质固定块(10)与绝缘固定块(9)经螺栓M8(8)连接在一起以固定环形油路，环形油路经三通接头与U型高压弯管(11)连接；分支油路自阻尼油压调节部分负责每一分支油路油压的自动平衡功能，高压油从卡套式接头(1)进入推力瓦钢坯(31)高压油入口，在推力瓦钢坯(31)的入口处形成一个密封油室，密封油室后面设置了四件阻尼油环(28)、四件阻尼油板(29)，阻尼油环(28)与阻尼油板(29)在密封油室交替排列，端部使用带有螺纹的丝堵(27)将阻尼油环(28)与阻尼油板(29)径向完成限位，阻尼油板(29)设有最小直径为1mm的锥形油口，四个阻尼油板(29)形成了四个可以自动调节的阻尼室。
2.根据权利要求1所述的一种自调节高压油顶起装置，其特征是：螺栓M16(12)将高压进油上法兰(13)与中间法兰盘(14)把紧，螺栓M16(16)将高压进油下法兰(15)与中间法兰盘(14)把紧，在中间法兰盘(14)上下两面分别设立两道密封垫(24)和绝缘件(23)，高压进油管夹(18)将高压进油弯管(17)固定在上机架中环板下侧；螺栓M16(20)将低压取油下法兰(19)固定把紧，在低压取油下法兰(19)中设置一层密封垫(24)，低压取油管夹(22)将低压取油直管(21)固定；接头垫圈(30)、高压接头(25)把合在推力瓦钢坯(31)上，其间隙用轴承合金ZSnSb11Cu6(26)填满，在推力瓦钢坯(31)水平方向油孔内，放入阻尼油板(29)后再放入阻尼油环(28)形成一个阻尼单元，因此放入四组阻尼单元，最后一组的阻尼油环(28)端部用丝堵(27)拧紧限位，以形成可自调压的自阻尼油腔。
3.根据权利要求1或2所述的一种自调节高压油顶起装置，其特征是：高压油进油部分主要负责系统进油，高压油经外部油泵输送至高压进油弯管(17)处，高压进油弯管(17)被高压进油管夹(18)固定，高压进油下法兰(15)、螺栓M16(16)与中间法兰盘(14)下表面经一道密封垫(24)把合，螺栓M16(12)、高压进油上法兰(13)与中间法兰盘(14)上表面经第二道密封垫(24)把合，高压油经过高压进油下法兰(15)、中间法兰盘(14)、高压进油上法兰(13)进入环形油路部分；低压油取油部分主要负责系统取油，低压汽轮机油存放在轴承油槽内，低压取油部分从轴承油槽底部提取低压汽轮机油，经低压取油下法兰(19)连接低压取油直管(21)，低压取油直管(21)被固定在低压取油管夹(22)上；螺栓M16(20)将低压取油下法兰(19)固定；环形油路部分主要负责高压油引入与分配，高压油经过U型高压弯管(11)进入环形油路，环形油路由高压分流器(5)、焊接式不锈钢端直通接头(6)、高压弯管(7)构成，高压弯管(7)先被固定在绝缘固定块(9)上，两块相反的绝缘固定块(9)被固定在钢质固定块(10)，圆周共分布八组固定位置，最终完成环形油路的固定及限位；分支油路部分负责从环形油路提取高压油，将其进一步注入分支油路自阻尼油压调节部分，首先高压油从高压分流器(5)上部进入，经过焊接式不锈钢端直通接头(6)进入高压弯管(2)，高压弯管(2)采用特殊的O型螺旋一圈半结构，卡套式接头(1)与高压弯管(2)上部通过卡套方式锁紧。
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