CN213744563U - 水轮发电机导轴承冷却结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水轮发电机导轴承冷却结构，包括润滑油槽、旋转轴和油冷器，在位于润滑油槽内的旋转轴上设有围绕旋转轴的滑转子、与滑转子形成转动配合的导轴承，在滑转子与旋转轴之间具有环形空隙，在润滑油槽内设有与滑转子密封配合的集油室，所述滑转子上在对应集油室处设有径向地贯通集油室的甩油孔，集油室通过出油管路与油冷器的输入端口相连接，油冷器的输出端口通过回油管路与润滑油槽相连接。本实用新型既可显著地提升润滑冷却能力，满足高转速、大容量水轮发电机组的需求，又可简化整个系统设置和控制，从而降低制造成本。

Description

水轮发电机导轴承冷却结构

技术领域

本实用新型涉及水轮发电机技术领域，具体涉及水轮发电机导轴承冷却结构。

背景技术

随着人们节能环保意识的增强，作为绿色能源的水力发电正在大力发展。近年来，高转速大容量的水轮发电机组得到了迅猛发展，这些发电机组的转速主要集中在300~500r/min，发电机组通常包括竖直设置的旋转轴、旋转轴上设有滑转子与滑转子配合的导轴承，导轴承可对滑转子提供径向的支承定位作用。可以理解的是，我们需要对滑转子和导轴承进行润滑和冷却，以降低两者之间的磨损，确保发电机的正常运转。因此，对这些高转速大容量的水轮发电机组来说，在机组导轴承运行维护的方便性及导轴承冷却的能力方面也提出了更高的要求。

对独立的导轴承来说，其润滑通常采用如下结构，即设置一个封闭的润滑油槽，而滑转子下端和导轴承则位于润滑油槽内。当滑转子高速转动时，即可带动润滑油进入滑转子和导轴承之间形成润滑油膜，一方面使两者之间形成良好的润滑，另一方面，对导轴承形成良好的冷却。对润滑油的冷却可以采用如下方式，在润滑油槽内设置油冷器，从而在润滑油槽内形成润滑油的内循环结构。内置油冷器结构虽然可以让机组的总体布置紧凑和简单，但是存在如下缺陷：首先，不方便后期油冷器的检修维护；其次，收到空间的限制，油冷器的规格受到限制，相应地，导轴承的润滑冷却能力也会受到限制，难以满足高转速、大容量水轮发电机组的需求。当然，我们也可以通过外置油冷器的方法解决上述技术问题，但是外置油冷器需要设置相应的电动油泵，从而使润滑油形成外部循环。但是，该技术方案同样存在如下技术缺陷：第一，当电动油泵出现故障时，会导致外循环油路的失效，从而增加系统运行风险。第二，由于润滑油路需要和旋转轴、滑转子的运行相匹配，也就是说，当发电机组运行时，润滑油路需要正常运转；当发电机组减速运行时，则润滑油路可相应地减负运行。因此，设置电动油泵会增加系统控制的复杂性，并相应地增加系统的制造成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有的水轮发电机导轴承冷却方法所存在的润滑、冷却能力受限、以及容易失效、运行风险大、制造成本高的问题，提供一种水轮发电机导轴承冷却结构，既可显著地提升润滑冷却能力，满足高转速、大容量水轮发电机组的需求，又可简化整个系统设置和控制，从而降低制造成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种水轮发电机导轴承冷却结构，包括润滑油槽、旋转轴和油冷器，在位于润滑油槽内的旋转轴上设有围绕旋转轴的滑转子、与滑转子形成转动配合的导轴承，在滑转子与旋转轴之间具有环形空隙，在润滑油槽内设有与滑转子密封配合的集油室，所述滑转子上在对应集油室处设有径向地贯通集油室的甩油孔，集油室通过出油管路与油冷器的输入端口相连接，油冷器的输出端口通过回油管路与润滑油槽相连接。

由于滑转子是围绕旋转轴设置的，因此，在滑转子与旋转轴之间具有环形空隙。当发电机组运行时，旋转轴带动滑转子高速转动，此时，经过润滑、冷却后温度上升的润滑油会在滑转子的径向甩油孔作用下形成极大的离心力而径向地高速甩出，一方面，甩出的润滑油即可进入围绕滑转子设置的冷油室内，使冷油室内的润滑油压力上升，冷油室内的热油即可通过出油管路流动到油冷器进行冷却，冷却后的润滑油则从油冷器的输出端口向外流出，并通过回油管路进入润滑油槽内。另一方面，滑转子内部则形成真空负压，这样，可对润滑油槽内热的润滑油形成“抽吸”作用，进而使冷、热润滑油在润滑油槽内形成自循环，可免去额外设置电动油泵之类的驱动装置。也就是说，本实用新型巧妙地利用了水轮机组工作时高速转动的旋转轴和滑转子，实现润滑油的内外自循环。可以理解的是，由于油冷器外置，因此，我们可方便地根据发电机组的需要配置合适的油冷器，既方便后期的维护，又可满足发电机组导轴承的润滑和冷却需要，并且结构简单，制造成本低。

作为优选，所述集油室位于导轴承的下方，在润滑油槽内设有围绕导轴承和集油室的环形的冷油室，在冷油室内设有贯通冷油室上下两侧的回油管，所述回油管路与冷油室相连通。

冷油室形成一个相对封闭的空间，而通过回油管路流回润滑油槽的低温润滑油进入到冷油室后，可有效地与润滑油槽内高温的润滑油分隔开，以便对集油室上方的导轴承进行有效的润滑和冷却。

特别是，冷却导轴承后温度升高的润滑油会向上流动，然后在甩油孔的负压作用下，通过回油管向下回流至滑转子的下部，最后通过甩油孔进入集油室内，以形成润滑油在润滑油槽内的循环流动，并且使冷热润滑油有效地分隔开，以提升润滑油的冷却效率。

作为优选，所述集油室的外侧壁为由下至上向内收缩的锥面，从而使集油室的横截面呈上小下大的梯形，所述回油管路连接在冷油室的外侧壁上并朝向集油室和导轴承。

由于集油室的横截面呈上小下大的梯形，并且回油管路连接在冷油室的外侧壁上并朝向集油室和导轴承，因此，通过回油管路进入冷油室的低温润滑油在遇到集油室锥面的外侧壁时，会形成一个向上的反作用力，从而使润滑油向上流动而对导轴承进行有效的润滑和冷却。也就是说，锥面的外侧壁可将通过回油管路进入冷油室的低温润滑油的动能有效地转变成向上流动的动能，从而提升润滑油在润滑油槽内的流动速度，加强对导轴承的润滑冷却效果。

作为优选，所述出油管路连接在冷油室的底壁上。

可以理解的是，甩油孔甩出的高温润滑油在锥面的冷油室的内侧壁作用下会加速进入设置在冷油室底壁上的出油管路内，从而提高润滑油的循环速度。

作为优选，润滑油槽内的润滑油液面高于所述导轴承。

由于润滑油槽内的润滑油液面高于导轴承，因此，可使滑转子、尤其是整个导轴承完全浸没在润滑油内，以确保对导轴承的润滑和冷却效果。

作为优选，在滑转子上还设有高于润滑油液面的平衡孔，在平衡孔处设有可调节平衡孔开口大小的调节阀。

可以理解的是，当滑转子高速转动、甩油孔向外甩出润滑油时，滑转子内的环形空腔会形成负压，从而吸入高温的润滑油，以形成润滑油的循环流动。本实用新型在滑转子上设置高于润滑油液面的平衡孔，这样当滑转子高速转动、甩油孔向外甩出润滑油时，一方面可吸入高温的润滑油、以形成润滑油的循环流动；另一方面，还可通过平衡孔吸入润滑油槽内的空气，而调节阀则可调节平衡孔开口的大小。也就是说，平衡孔可起到调节滑转子内的环形空腔的负压大小，从而起到调节润滑油流速的效果，以便使润滑油的流速与滑转子、导轴承的润滑冷却需求准确匹配。

因此，本实用新型具有如下有益效果：既可显著地提升润滑冷却能力，满足高转速、大容量水轮发电机组的需求，又可简化整个系统设置和控制，从而降低制造成本。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图中：1、润滑油槽 2、旋转轴 3、油冷器 31、输入端口 32、输出端口 4、滑转子 41、环形空隙 42、甩油孔 43、平衡孔 5、导轴承 6、集油室 7、冷油室 71、回油管 8、出油管路 9、回油管路。

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。

如图1所示，一种水轮发电机导轴承冷却结构，包括内部具有润滑油的润滑油槽1、带动发电机组的转子转动的旋转轴2、用于冷却润滑油槽内的润滑油的油冷器3，油冷器具有输入端口31和输出端口32，需要冷却的润滑油从输入端口进入油冷器，冷却后的润滑油从输出端口流出。油冷器设置在润滑油槽外面，以便根据润滑和冷却的需要方便地设置油冷器的型号、规格。所述旋转轴部分地设置在润滑油槽内，在位于润滑油槽内的旋转轴上设有围绕旋转轴的滑转子4、与滑转子形成转动配合的导轴承5，滑转子的上部与旋转轴连接成一体，滑转子的下部与旋转轴分离，从而在滑转子与旋转轴之间形成上侧封闭、下侧开口的环形空隙41。也就是说，导轴承对滑转子、旋转轴起到径向的支承定位作用。此外，在润滑油槽内设有围绕滑转子并与滑转子形成密封配合的环形的集油室6，在滑转子上对应集油室处设置若干径向地贯通集油室的甩油孔42，集油室上设置与油冷器的输入端口相连接的出油管路8，油冷器的输出端口通过回油管路9与润滑油槽相连接。

当发电机组运行时，旋转轴带动滑转子高速转动，润滑油槽内的润滑油会进入滑转子和导轴承之间进行润滑和冷却，经过润滑、冷却后温度上升的润滑油充满甩油孔内，随着滑转子的高速转动，径向甩油孔内的润滑油会形成极大的离心力而径向地高速甩出，甩出的润滑油即可进入围绕滑转子设置的冷油室内，使冷油室内的润滑油压力上升，冷油室内的热油即可通过出油管路流动到油冷器进行冷却，冷却后的润滑油则从油冷器的输出端口向外流出，并通过回油管路进入润滑油槽内。与此同时，滑转子内部的环形空隙则形成真空负压，这样，可对润滑油槽内部热的润滑油形成“抽吸”作用，进而使冷、热润滑油在润滑油槽内形成自循环，可免去额外设置电动油泵之类的驱动装置。也就是说，本实用新型可利用水轮机组工作时高速转动的旋转轴和滑转子的动能，实现润滑油的内外自循环。由于油冷器外置，因此，我们可方便地根据发电机组的需要配置合适的油冷器，既方便后期的维护，又可满足发电机组导轴承的润滑和冷却需要，并且结构简单，制造成本低。

作为一种优选方案，所述集油室位于导轴承的下方，并在润滑油槽内设置围绕导轴承和集油室的环形的冷油室7，也就是说，冷油室下部围绕集油室，冷油室上部围绕导轴承，冷油室在润滑油槽内形成一个相对封闭的空间。此外，在冷油室内竖直地设置若干贯通冷油室上下两侧的回油管71，所述回油管路与冷油室相连通。

这样，通过回油管路流回润滑油槽的低温润滑油是进入到冷油室的，该低温润滑油可与润滑油槽内高温的润滑油分隔开，以便对集油室上方的导轴承进行有效的润滑和冷却。

可以理解的是，在冷却导轴承后温度升高的润滑油会向上流动而处于润滑油的上部，甩油孔的真空负压作用使得高温的润滑油从滑转子的下部进入到环形空隙内，此时上部高温的润滑油可通过回油管向下回流至滑转子的下部，最后通过甩油孔进入集油室内，以形成润滑油在润滑油槽内的循环流动，并且使冷热润滑油有效地分隔开，以提升润滑油的冷却效率。

作为另一种优选方案，我们可将集油室的外侧壁设置成由下至上向内收缩的圆锥面，从而使集油室的横截面呈上小下大的等腰梯形，而回油管路则连接在冷油室的外侧壁上并朝向集油室和导轴承。

这样，从油冷器流出、并通过回油管路进入冷油室的低温润滑油在遇到集油室锥面的外侧壁时，会形成一个向上的反作用力，从而使润滑油向上流动而对导轴承进行有效的润滑和冷却。也就是说，锥面的外侧壁可将通过回油管路进入冷油室的低温润滑油的动能有效地转变成向上流动的动能，从而提升润滑油在润滑油槽内的流动速度，加强对导轴承的润滑冷却效果。

进一步地，我们可将出油管路连接在冷油室的底壁上，这样，甩油孔甩出的高温润滑油在锥面的冷油室的内侧壁作用下会加速进入设置在冷油室底壁上的出油管路内，从而提高润滑油的循环速度。

更进一步地，我们可使润滑油槽内的润滑油液面高于所述导轴承，以便使滑转子、尤其是整个导轴承完全浸没在润滑油内，以确保对导轴承的润滑和冷却效果。

为了方便对甩油孔所形成的真空负压作用的调节，我们可在滑转子上部设置高于润滑油液面的径向平衡孔43，并在平衡孔处设置可调节平衡孔开口大小的调节阀。

当滑转子高速转动、甩油孔向外甩出润滑油时，一方面可吸入高温的润滑油、以形成润滑油的循环流动；另一方面，还可通过平衡孔吸入润滑油槽内的空气，而调节阀则可调节平衡孔开口的大小。也就是说，平衡孔可起到调节滑转子内的环形空腔的负压大小，从而起到调节润滑油流速的效果，以便使润滑油的流速与滑转子、导轴承的润滑冷却需求准确匹配。

Claims (6)

1.一种水轮发电机导轴承冷却结构，包括润滑油槽、旋转轴和油冷器，在位于润滑油槽内的旋转轴上设有围绕旋转轴的滑转子、与滑转子形成转动配合的导轴承，在滑转子与旋转轴之间具有环形空隙，其特征是，在润滑油槽内设有与滑转子密封配合的集油室，所述滑转子上在对应集油室处设有径向地贯通集油室的甩油孔，集油室通过出油管路与油冷器的输入端口相连接，油冷器的输出端口通过回油管路与润滑油槽相连接。

2.根据权利要求1所述的水轮发电机导轴承冷却结构，其特征是，所述集油室位于导轴承的下方，在润滑油槽内设有围绕导轴承和集油室的环形的冷油室，在冷油室内设有贯通冷油室上下两侧的回油管，所述回油管路与冷油室相连通。

3.根据权利要求2所述的水轮发电机导轴承冷却结构，其特征是，所述集油室的外侧壁为由下至上向内收缩的锥面，从而使集油室的横截面呈上小下大的梯形，所述回油管路连接在冷油室的外侧壁上并朝向集油室和导轴承。

4.根据权利要求3所述的水轮发电机导轴承冷却结构，其特征是，所述出油管路连接在冷油室的底壁上。

5.根据权利要求1所述的水轮发电机导轴承冷却结构，其特征是，润滑油槽内的润滑油液面高于所述导轴承。

6.根据权利要求1所述的水轮发电机导轴承冷却结构，其特征是，在滑转子上还设有高于润滑油液面的平衡孔，在平衡孔处设有可调节平衡孔开口大小的调节阀。

Images