CN1483945A

CN1483945A - 水润滑轴承结构的水轮发电机

Info

Publication number: CN1483945A
Application number: CNA021317402A
Authority: CN
Inventors: 晶孙; 孙晶; 邹高万; 孙守驯; 孙守连
Original assignee: SUN JING ET AL
Current assignee: SUN JING ET AL
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-03-24

Abstract

水润滑轴承结构的水轮发电机属于电学类水轮发电机分类。它解决了水润滑轴承的进水通畅和防腐蚀问题。它的特征是部分或全部轴承是水润滑的弹性金属塑料瓦结构，由不锈钢或铜合金丝绕制成螺旋叠压成具有一定弹性模量的丝饼层，其一面镶嵌进塑料中0.5～1.5mm，另一面钎焊在钢的瓦基上。塑料面进水楔面的长度是瓦面周向长度的1/5～1/3。水流进轴承经过摩擦面后流出，形成润滑。水润滑的摩擦表面的轴颈或推力板有防腐蚀抗汽蚀复合层。它用于现有水轮发电机轴承改造和制作新型水轮发电机。

Description

水润滑轴承结构的水轮发电机

技术领域：

水润滑轴承结构的水轮发电机属于电学类水轮发电机分类。

背景技术：

早在20世纪40年代，前苏联首先在立式水轮发电机的水导轴承中使用了水润滑的橡胶轴瓦实现了水润滑轴承运行。直到目前我国的昭平、拓溪、上犹江水电站等仍然是水润滑的橡胶轴瓦的水轮发电机运行。但是由于橡胶轴瓦的几何尺寸性差，磨损大，易产生烧瓦现象，使用寿命短是其严重的缺点。所以现在应用得已经不多了。近年来，由于塑料的发展，既耐磨又耐水的塑料，如超高聚乙烯、聚甲醛、聚四氟乙烯、聚苯酯等塑料已经作为轴承在一些水工机械、阀门、泵中使用。但是受塑料的强度低、热变形大等缺点的限制，使其很难直接用在负荷较大的水轮发电机轴承之中。由于弹性金属塑料瓦技术的完善，解决了各类大型轴瓦的热应力和复合强度的难题，应用于立式、卧式水轮发电机各轴承之中，充分地发挥了塑料的优越摩擦性能。专利99101415.4全弹性金属塑料轴瓦的水轮发电机详细地描述了这种技术。实施该技术的湖南永兴15MW卧式全弹性金属塑料轴瓦的水轮发电机和四川省南桠河发电厂40MW立式全弹性金属塑料瓦结构的水轮发电机运行成功并通过省电力公司的鉴定，表明了弹性金属塑料瓦结构的优越性能。这便很自然地想到了选用上述耐磨又耐水性的塑料构造水润滑的弹性金属塑料轴瓦，应用于立式或卧式水轮发电机的部分或全部轴承之中。由于水的粘度低，所以水膜不易生成。同时现有的弹性金属塑料轴瓦的弹性金属丝是由磷青铜制成的，很不耐水的腐蚀。水转发电机的轴颈或推力板的摩擦面在水的作用下会产生汽蚀和锈蚀，对运行产生不利的影响。

要解决的问题：

有水润滑轴承结构的水轮发电机要解决的技术问题是水润滑弹性金属塑料轴承促进水膜生成和轴颈或推力板摩擦面抗汽蚀和锈蚀结构的问题。

发明内容：

水润滑弹性金属塑料轴瓦是由不锈钢丝或铜合金丝绕成螺旋叠加压制成均匀厚度的有弹性的丝饼层，其一面镶嵌在耐水耐磨塑料中0.5～1.5mm深，另一面钎焊在钢的瓦坯上构成。水轮发电机的轴颈或推力板的摩擦面复合不锈钢层或者其表面涂有耐磨防水涂层。非摩擦的与水接触的部位涂防水涂料。塑料瓦面设置较长的进水楔面，进水楔面的长度是该块瓦轴向长度的1/6～1/3。立式分块导轴瓦的塑料瓦面上的承重面半径应该大于轴颈半径的0.1％～3.0％。转速低时取较小的值，转速高时取大值。立式筒状导轴承的塑料瓦面用水沟分成数段，各段设置进水楔面，进水楔面的长度是该段瓦面周向长度的1/5～1/3。卧式水轮发电机径向导轴瓦的塑料面进水楔面设置在下轴瓦沿合口面旋转到45～60弧度的位置。卧式径向轴承的轴瓦和轴承座的球形接触面复合不锈钢层，或者涂耐磨耐水涂料层，然后加工研合。水润滑系统由供水、过滤装置、水泵、阀门和管路组成，使清水流进轴承内经过摩擦面流出。

有益效果：

本新型的水润滑弹性金属塑料瓦面设置了较长的进水楔面，有利于水沿着楔面增加压力达到水压大于承载压力时，可以形成水膜润滑，减少塑料瓦面的摩擦损耗。弹性金属丝层改用不锈钢或黄铜丝是为了抗水的腐蚀。由于一般碳钢的轴颈或推力板焊或镀不锈钢复合层以后增加了抗腐蚀和抗汽蚀的能力。现有的各种耐磨抗汽蚀涂料有热喷涂和冷刷涂两种，它们都能与碳钢生成结合牢固、性能稳定的耐磨、抗汽蚀涂层。经加工后达到所需要的表面粗糙度以上，就可以实现水润滑轴承运行的要求。这种有水润滑的水轮发电机由于结构简化，降低了运行成本，同时又避免了对江河的污染。

附图说明：

图1是水润滑的立式分块导轴承沿轴中心线半面剖视图。图2是图1的轴向俯视图作局部剖视。图3是筒式水润滑的剖视图。图4是卧式球面座端盖形水润滑导轴承的剖视图。

实施方案：

水润滑轴承结构的水轮发电机一般是水导轴承采用水润滑结构以适应水导漏水状态。当然也可以是全部轴承都是水润滑结构。由于水轮发电机的轴承有推力轴承、分块式导瓦轴承、筒式导瓦轴承和卧式径向导轴承几种，下面分别结合附图叙述这三种水润滑轴承的结构。

例1、水轮发电机的分块式水润滑轴承结合附图1和附图2叙述如下。轴颈3固定在水轮机主轴2上，它的表面复合不锈钢层4，其与分块导轴瓦7摩擦接触的表面粗糙度低于0.8微米。轴瓦依靠支撑螺栓9支撑在承水盆8的侧壁上。进水管10安装在承水盆下部，冷水6从中流进盆中充满后在罩盖5上得出水管1流出。分块导轴瓦7是由钢制的瓦基，其表面钎焊5.0mm厚的不锈钢丝层，不锈钢丝城镶嵌进塑料瓦面内0.5～1.5mm，塑料层厚2.0～3.0mm。塑料面的圆弧面半紧比轴颈的大0.5～3.0％。在瓦面进水边1/4瓦面的位置设置进水楔面，进水口比塑料瓦圆弧面大0.2～0.3mm。安装时，瓦面与轴颈之间隙调到0.08mm。

例2、水轮发电机的筒式水润滑轴承的轴瓦如图2所示。由于该轴瓦式筒式，瓦基11是钢结构体。其内表面钎焊筒合金丝层12，改层厚4.0～5.0mm，塑料瓦面13与铜合金丝层12镶嵌0.5～1.5mm。塑料瓦面13被沿旋转方向倾斜的水沟14分成4段，每段设置进水楔面17，其长度是该段塑料面周向长度的1/4。出水楔面15是该段周向长度的1/9。承重面16的元轴比轴承达0.1～0.3mm。

例3、卧式水润滑的轴承的结构是主轴25表面焊有一层不锈钢24作为轴颈表面上轴瓦19，下轴瓦31均是钢制成的具有外球面与轴承座21的内球面接触。下轴瓦31表面钎焊筒丝层27，镶嵌塑料瓦面28。上轴瓦19内表面钎焊筒丝层30，镶嵌塑料瓦面29。上轴瓦19有进水馆22，水流进轴承里通过上轴瓦空腔进入州和瓦面间，从23、18的端盖上的出水管26流出。轴承座被固定在水轮发电机的端盖20上。

Claims

1、水润滑轴承结构的水轮发电机属于电学类水轮发电机分类，它的轴承系统是由推力轴承和导轴承组成，其的特征是部分或全部的轴瓦是水润滑的弹性金属塑料瓦结构，塑料瓦面有较长的进水楔面。水流进轴承经过摩擦面后流出，形成润滑。水润滑的摩擦表面的轴颈或推力板有防腐蚀抗汽蚀复合层。

2、如权力要求1所述的水润滑轴承结构的水轮发电机，其特征是水润滑的弹性金属塑料瓦结构是由不锈钢丝或铜合金丝绕制成螺旋叠压成具有一定弹性模量的丝饼层，其一面镶嵌进塑料层中0.5～1.5mm，另一面钎焊在钢的瓦基上。塑料瓦面进水楔面的长度是瓦面周向长度的1/5～1/3。

3、如权力要求1所述的水润滑轴承结构的水轮发电机，其特征是水润滑的轴颈或推力板摩擦表面复合不锈钢层。

4、如权力要求1所述的水润滑轴承结构的水轮发电机，其特征是水润滑的轴颈或推力板摩擦表面复合耐磨耐水涂料层。

5、如权力要求1所述的水润滑轴承结构的水轮发电机，其特征是水润滑的分块立式导轴承的塑料表面圆弧半径大于轴半径0.3～0.5％。

6、如权力要求1所述的水润滑轴承结构的水轮发电机，其特征是水润滑的立式圆筒形导轴承的塑料瓦面用水沟分成若干段，每段设置进水楔面长度是该段周向长度的1/5～1/3。

7、如权力要求1所述的水润滑轴承结构的水轮发电机，其特征是水润滑的推力轴承的塑料瓦面进水楔面长度是该瓦面周向长度的1/5～1/3。

8、如权力要求1所述的水润滑轴承结构的水轮发电机，其特征是水润滑的卧式径向导轴承的塑料瓦面的进水楔面从下轴瓦合口面开始沿旋转方向到45～60弧度位置。

9、如权力要求1所述的水润滑轴承结构的水轮发电机，其特征是水润滑的卧式径向导轴承的球形接触面一面复合不锈钢层，另一面复合耐磨耐水涂层。