CN209278814U - 大型卧式滑动轴承的压力油箱供油系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大型卧式滑动轴承的压力油箱供油系统，包括主油箱和回油箱，润滑油依重力位于主油箱内下方，所述主油箱为密封式；主油箱至润滑工作端、润滑工作端至回油箱之间通过管路连接成单向流动的供油管路；主油箱内部灌注有压缩空气；主油箱的下游侧开口位于最低液面下方；所述主油箱的上方通过补气管连接压缩空气气源；补气管上设有降压阀和单向阀。本实用新型的有益效果是：本供油系统将正常的油泵供油系统和事故备用供油系统合二为一，减少了供油设备的数量，降低了润滑系统的成本，简化了工作步骤，提高了润滑效果，尤其是断电后供油系统无需切换，保证了润滑工作端的润滑油持续不间断。

Description

大型卧式滑动轴承的压力油箱供油系统

技术领域

本实用新型涉及流体机械及能源工程设备技术领域，具体是一种大型卧式滑动轴承的压力油箱供油系统。

背景技术

水电作为一种清洁能源，符合国家可持续发展的需要，其开发力度不断加大，其中作为低水头机组的卧式灯泡贯流式水轮发电机组近十几年来也得到了飞速发展，国内的卧式灯泡贯流式水轮发电机组从早期的单机容量不到10MW已经发展到了60MW左右，对这些大型和巨型卧式灯泡贯流式水轮发电机组来说，轴承运行的可靠性非常重要。相对立轴式水轮发电机组的轴承浸没在油槽的润滑油中不同，卧式灯泡贯流式机组的径向滑动轴承和大型的卧式机组径向滑动轴承因为轴承没有浸没在油中，轴承的润滑和冷却所需要的润滑油均需通过外部循环强制供给。如果轴承润滑油通过电机泵直接供给，对大型卧式滑动轴承来说，因轴承的润滑油量比较大，电机泵的功率也会比较大，当电机泵发生故障、或电站常用电突然消失时，备用电机泵的切换或备用发电机的启动均会有一个延时，这样就不能保证润滑油的持续稳定供应，滑动轴承极易因短时间的断油而发生烧瓦，这也是传统灯泡贯流式机组及大型卧式水轮发电机组的轴承很少采用电机泵直接供油的原因。

要解决轴承在供油系统出现故障的情况下，轴承不出现断油的问题，常用的供油方案为：高位油箱或自循环油泵辅助供油（如通过机组的旋转直接驱动齿轮泵供油）两种方案。高位油箱的安装高程相对轴承中心高程来说是处在一个比较高的位置上，轴承的持续供油油压是靠重力产生的静压来实现的，在轴承进油口要产生0.2MPa左右的油压，高位油箱的高程通常要布置在相对轴承中心高程的+20m以上的高程面上，这是一个比较高的高程面，会给厂房的设计带来一定困难，尤其是对高转速大容量的卧式水轮发电机来说，要布置高位油箱，厂房设计更会非常困难；而对自循环油泵（齿轮泵）辅助供油系统来说，该油泵的驱动是直接利用机组的旋转来驱动的，在电机主泵发生故障或常用电消失时，自循环泵可以提供轴承需要的最少润滑油量，确保供油系统有足够的时间进行备用泵的切换或备用发电机的启动，但由于轴承润滑油回油的需要，回油箱一般布置在比轴承安装层低一层的位置，对有些电站来说，回油箱油位的高程至轴承中心的高程可能会超过齿轮泵的最大吸油高度，也会给厂房设计带来很大困难。

中国专利文献CN104533546A于2015年4月22日公开了“大型发电机组主轴轴承润滑系统备用供油装置”，包括：油泵或气动隔膜泵，用于向发电机组主轴轴承供油；气动驱动器（膨胀机、气马达或气涡轮等），用于驱动油泵；空压站，用于向气动驱动器提供压缩空气，驱动其动作；该申请人宣称，在该技术方案中，当发电机组停机后转子因惯性继续旋转，而电动供油泵因故障无法正常工作时，气动驱动器驱动油泵或由气动隔膜泵给系统供油，对主轴轴承进行润滑，确保主轴轴承不会断油。作为电动供油装置的替补备用措施，增强了发电机组的安全性。在该技术方案中，延续使用油泵作为供油设备，而油泵的工作又依赖压缩空气的驱动。制备压缩空气也需要专门的空压设备。因此，该技术方案的设备比较复杂，在能量传递中的损耗较大；紧急状态下整个系统的可靠性也随之降低。同时，压缩空气的气压在驱动油泵工作后，自身的压力逐渐下降，会导致油泵的泵送能力随之下降，影响安全供油。

发明内容

基于以上问题，本实用新型提供一种大型卧式滑动轴承的压力油箱供油系统，采用更为简单的结构，可以按需实现恒压供油或减压供油，能量传递更直接，系统的可靠性更强。

为了实现发明目的，本实用新型采用如下技术方案：一种大型卧式滑动轴承的压力油箱供油系统，包括主油箱和回油箱，润滑油依重力位于主油箱内下方，所述主油箱为密封式；主油箱至润滑工作端、润滑工作端至回油箱之间通过管路连接成单向流动的供油管路；主油箱内部灌注有压缩空气；主油箱的下游侧开口位于最低液面下方；所述主油箱的上方通过补气管连接压缩空气气源；补气管上设有降压阀和单向阀。

本方案设计的大型卧式滑动轴承的压力油箱供油系统，在断电状态下，不再需要油泵推动供油，而是通过压缩空气直接驱动油箱，进行恒压供油。为此，本方案设计的主油箱为密封式，主油箱内上方为压缩空气，下方为润滑油，主油箱的下游侧开口位于最低液面下方，使润滑油在压缩空气的压力驱动下，持续不断的从下游侧开口流向润滑工作端。润滑工作端可以是各种需在断电状态下仍然保持一段时间润滑效果的位置。润滑油在完成润滑作用后，离开润滑工作端，随管路流至回油箱进行收集。润滑工作端可以是封闭的，使润滑油可以在离开润滑工作端后依然保持一定的压力，可以快速到达回油箱，也可以是开放的，润滑油在到达润滑工作端后失去压力，依重力流向回油箱。压缩空气的供应，可以来自水电站预设的低压压缩空气罐，也可以使用蓄电池等备用电源驱动的空压机，还可以是数量合适的若干灌注有压缩空气的钢瓶，通过补气管向主油箱内供气。为了保持主油箱内的压力均衡，补气管上安装有降压阀，并可视需要在主油箱上安装气压监控设备，一旦油泵停止工作，气压监控设备侦测到主油箱内随着润滑油的流出而压力降低至限度以下，降压阀即刻启动，将合适压力的压缩空气导入主油箱，驱动润滑油流向润滑工作端，完成润滑冷却工作后再流向回油箱进行收集，直至润滑油液面降低至主油箱的下游侧开口以下，或者是压缩空气气源用尽，主油箱内的气压消失。这段时间的长短由主油箱内润滑油的可用量、压缩空气的压力大小、润滑油的流量等多因素综合决定，在这段时间内，工作人员可以有序的关闭相应的机组，完善处理好断电状态的工作模式，从而保证润滑工作端的润滑可靠性。该方案尤其适合新建厂房的机组，在建设时已经将临时供气装置预留。

本方案同时还兼具另一个工作状态，即降压供油。降压供油更适合现有厂房设备的改造，无需另配供气装置，仅需通过补气管向主油箱内预先灌注压缩空气至需要值。当断电时，已经存在于主油箱内的压缩空气会以自身压力驱动润滑油持续流向润滑工作端进行润滑，随着润滑油的流出，主油箱内的压力持续下降，直至润滑油液面降低至主油箱的下游侧开口以下。在该工作状态下，需要根据所需润滑时间推算润滑油的所需用量和气压压力值，预先将合适的润滑油和压缩空气保留在主油箱内。

作为优选，回油箱至主油箱之间连接有回油管路，回油管路上设有油泵和单向阀。润滑油在流至回油箱后，已经没有油压，需要另外提供驱动力，才能将回油箱内的油送回主油箱，因此需要在回油管路上设油泵，并通过预先对主油箱入油口和润滑工作端入油口的流量调节阀的整定，保证油泵正常供油时主油箱内部油位和压缩空气压力在设定范围条件下，主油箱的进出油量保持一个动态平衡。正常润滑工况下的循环油路，润滑油从主油箱流向润滑工作端，然后流向回油箱，最后经油泵加压，泵送回主油箱，形成一个完整的单循环。该方案将油泵及附属管路设置在回油箱和主油箱之间，就形成了正常润滑工况下的循环油路，因此无需为临时状态独立设置一套润滑系统，进一步减少了设备数量，降低了润滑系统的成本，简化了工作步骤，提高了润滑效果，尤其是断电后供油管路中持续有润滑油存在，临时润滑系统的响应速度极快，确保润滑工作端的润滑持续不间断。

作为优选，回油管路上安装有过滤器。过滤器可以滤除润滑油中的金属碎屑等杂物，确保从回油箱泵送会主油箱的润滑油的洁净，润滑效果的可靠。

作为优选，回油管路上安装有油冷器。润滑油除了润滑作用，还具备冷却降温作用，在流经润滑工作端、流至回油箱后，会携带相当的热量。在返回主油箱时，通过油冷器的冷却，可以将润滑油降温至合适温度，确保润滑油的冷却效果。

作为优选，所述主油箱上安装有油位计。油位计可以是机械式的，也可以是电子式的，或者采用更直观的管式的也可。通过油位计可以了解主油箱内剩余油量的多少，在临时供油润滑状态下可以快速得知剩余润滑时间，从而帮助操作人员掌握工作节奏。

作为优选，所述回油箱上安装有油位计。同理，回油箱上也安装有油位计。

综上所述，本实用新型的有益效果是：本供油系统将正常的油泵供油系统和事故备用供油系统合二为一，减少了供油设备的数量，降低了润滑系统的成本，简化了工作步骤，提高了润滑效果，尤其是断电后供油系统无需切换，保证了润滑工作端的润滑油持续不间断。

附图说明

图1是本实用新型的液压图。

其中：A主油箱，B回油箱，C润滑工作端，D油泵，E过滤器，F油冷器，G油位计，Ha主油箱最高油液位，Hb回油箱最高油液位，La主油箱最低油液位，Lb回油箱最低油液位，Q压缩空气气源。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

实施例1

如图1所示的实施例1，为一种大型卧式滑动轴承的压力油箱供油系统。该大型卧式滑动轴承为水电站的机组主轴承，长期处于高速转动状态下。依次需要持续保持润滑和冷却。在常态下，其润滑由电动油泵泵送润滑油实现。如果临时断电，电动油泵无法工作，导致转动摩擦部分得不到有效润滑和冷却，会导致严重的烧瓦事故，造成重大的经济损失。

本例的大型卧式滑动轴承的压力油箱供油系统，设有封闭的主油箱A、回油箱B、润滑工作端C、油泵D，主油箱内灌注有润滑油，润滑油的液位高度位于主油箱最高油液位Ha和主油箱最低油液位La之间。主油箱的下游侧开口位于主油箱最低油液位下方。主油箱、润滑工作端、回油箱、油泵构成一个单循环的油路。在常态下，主油箱内的润滑油经过供油管路流至润滑工作端，在润滑冷却工作完成后离开润滑工作端，流至回油箱。油泵从回油箱中抽取润滑油，经过回油管路，以0.2-0.6MPa范围的压力送回主油箱循环使用。在回油管路上还设置有两个过滤器E，以便进行杂质的过滤；设置了两个油冷器F，以便通过油冷器为润滑油降温。回油管路上设置有单向阀，以避免主油箱的润滑油流向回油箱。

在系统停电或油泵故障导致的油泵无法工作的紧急状态下，为了实现为润滑工作端的持续供油，主油箱还通过补气管与压缩空气气源Q连接。本例中的压缩空气气源为水电站预设的低压压缩气罐，提供的气压为0.7MPa。补气管上设有降压阀和单向阀，主油箱上设有气压监控设备，可随时对主油箱内自动补气，将主油箱内的气压持续保持在0.2~0.25MPa范围内。一旦系统停电或油泵故障，油泵停止工作，降压阀即刻启动，将0.7MPa的压缩空气降压至0.2~0.25MPa后导入主油箱，驱动润滑油流向润滑工作端，此阶段润滑油的油压与主油箱内气压一致。润滑油在润滑油工做端完成润滑冷却工作后，再流向回油箱进行收集，此时的油压趋于0。该过程一直持续，直至润滑油液面降低至主油箱的下游侧开口以下。在该时间段内，工作人员可以有序的关闭相应的机组，完善处理好断电状态的工作模式，从而保证润滑工作端的润滑可靠性。

主油箱和回油箱上都安装有油位计G，以便掌握润滑油的剩余润滑时间。一般的，当前述临时润滑工况开始时，主油箱内的油位高度位于主油箱最高油液位Ha，回油箱内的油位高度位于回油箱最低油液位Lb。当临时润滑工况完全停止后，主油箱内的油位高度位于主油箱最低油液位La，回油箱内的油位高度位于回油箱最高油液位Hb。

系统恢复供电或油泵修复后，关闭主油箱自动补气阀并打开排气阀，启动油泵，将主油箱油位恢复到Ha并关闭油泵，关闭排气阀，打开降压阀，将主油箱内空气压力恢复到0.2~0.25MPa，系统就可以随时正常工作。然后更新一下低压压缩气罐，以备下次使用。

在管路上还设置有球阀、蝶阀、三通阀、压力表、温度计等流体压力部件。这些设置可以由本领域技术人员根据实际需要自行决定，此处不再赘述。

实施例2

实施例2中，主油箱不再与压缩空气气源连接，仅在初始时通过补气管预先向主油箱内灌注了压缩空气。在正常润滑工况下，不考虑密封泄漏，该部分压缩空气不会消失，而是以注入时的压力长期存在于主油箱内。

当系统停电或油泵故障无法工作时，油泵无法向主油箱供油，主油箱内的润滑油在预先灌注在主油箱内的压缩空气的驱动下流向润滑工作端，最终流向回油箱收集。在这个过程中，主油箱内的压缩空气的压力持续降低，油压也随之持续降低，直至最后消失。

系统恢复供电或油泵修复后，如果主油箱油位没有低于最低油位La，主油箱内压缩空气没有泄漏，这种条件下只需要启动油泵，将主油箱内油位恢复到Ha，油箱内空气压力也就自动恢复到0.2~0.25MPa，系统就可以随时正常工作。如果主油箱油位被压缩至低于La，压缩空气发生泄漏，则在油泵恢复正常工作后按实例1中方法恢复主油箱中的油位和空气压力即可。

余同实施例1。

Claims (6)

1.一种大型卧式滑动轴承的压力油箱供油系统，包括主油箱（A）和回油箱（B），润滑油依重力位于主油箱内下方，其特征是，所述主油箱为密封式；主油箱至润滑工作端（C）、润滑工作端至回油箱之间通过管路连接成单向流动的供油管路；主油箱内部灌注有压缩空气；主油箱的下游侧开口位于最低液面下方；所述主油箱的上方通过补气管连接压缩空气气源；补气管上设有降压阀和单向阀。

2.根据权利要求1所述的一种大型卧式滑动轴承的压力油箱供油系统，其特征是，回油箱至主油箱之间连接有回油管路，回油管路上设有油泵（D）和单向阀。

3.根据权利要求2所述的一种大型卧式滑动轴承的压力油箱供油系统，其特征是，回油管路上安装有过滤器（E）。

4.根据权利要求2所述的一种大型卧式滑动轴承的压力油箱供油系统，其特征是，回油管路上安装有油冷器（F）。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种大型卧式滑动轴承的压力油箱供油系统，其特征是，所述主油箱上安装有油位计（G）。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种大型卧式滑动轴承的压力油箱供油系统，其特征是，所述回油箱上安装有油位计。