一种新型水轮发电机组轴承的制作方法

本发明属于水力发电机组的技术领域，具体涉及一种新型水轮发电机组轴承。

背景技术：

水力发电是靠水推动水轮发电机组转动发电的，水力发电机组的转动部件由轴承来支撑。目前中小水力发电机组轴承结构及换热冷却的方式是:从结构上看,采用内循环结构的轴承将轴承换热器放在轴承内部,整个轴承油路的换热冷却及润滑工作全部在轴承座内部循环进行。这种结构节省空间，但是油箱小，轴承的润滑冷却能力不足，所以一般只能用于轴颈直径320mm以下的轴承；采用外循环结构的轴承将轴承换热器(稀油站)及油箱(重力油箱)置于轴承外部，通过油泵实现油路循环。这种结构冷却器和油箱的体积大，润滑冷却的能力强，但是成本高，所以一般只用于轴颈直径320mm以上的大型机组。从换热冷却方式上看，采用由轴承换热器泡在油中，再由换热器冷却管内接通流动水带走热量的方式。这种换热冷却方式的缺陷是：效率低，其次，冷却水由一套包括引水管路、滤水器及监测水压、流量等设备及自动化元件的技术供水系统提供，此套系统需要维护监控，工作量大、监测控制复杂、故障率高。所以，如果能从轴承结构及冷却散热方式上进行改进，提供一种成本低、润滑冷却能力强，能独立工作，无需技术供水系统的轴承，将大大减少中小水力发电机组的运行及维护成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是，针对目前中小水力发电机组轴承结构及换热冷却方式上存在的不足，提供一种成本低，润滑冷却能力强且无需技术供水系统的中小水力发电机组轴承。

为解决上述问题，本发明一种新型水轮发电机组轴承，采用下述技术方案：

①其轴承结构是：取消轴承换热器、冷却管、稀油站、重力油箱及技术供水系统，轴承增加副油箱，增加散热面积及增大轴承油量，换热冷却效率更高，副油箱之间用连接管路连接，连接管路为薄壁钢管或软管。

②其油路是：在轴承油槽内设置用隔热材料制成的隔板，将冷热油分开，形成热油区及冷油区，使冷、热油循环工作的路径更加合理，换热冷却效率更高。油的循环工作路径是：对轴瓦进行润滑冷却后的热油从排油管出来至热油区，经过左副油箱、连接管路及右副油箱进行冷却，后进入冷油区，再经进油口到达轴瓦内部进行润滑冷却。

③其换热冷却方式是：在副油箱及其连接管路上对油进行换热冷却，换热冷却采用空气冷却、风压冷却、水冷却、热管冷却方式中的一种或任意冷却方式的组合。空气冷却：由空气的自然对流进行换热冷却；风压冷却：安装无源风扇，风扇随转轴同轴转动产生强迫风压，无需电源，通过强制对流的方式将热量传至周围环境；水冷却：引流动的低温水流经副油箱及连接管路表面或将其浸泡带走热量，冷却水水温比油温低即可，对水质、水压、流量等均无要求；热管冷却：利用热管的热传导原理与制冷介质的快速热传递性质带走热量，热管垂直放置插在副油箱、连接管及轴瓦等热源处，热管采用工作温度为0～250℃的常温热管，效率更佳。

本发明有益效果：通过增加副油箱，增大了散热面积及轴承油量；并将冷热油进行分开，改善油循环工作的路径，使换热冷却效率更高；采用空气冷却、风压冷却、水冷却、热管冷却相结合的冷却方式对轴承进行换热冷却，使同样结构的轴承使用范围更广，轴承润滑冷却的效率更高；取消了技术供水系统，降低成本，减少维护工作量。

附图说明

附图1为本发明实施例新型卧式水轮发电机组轴承结构、油路及换热冷却方式主视剖面图；

附图2为本发明实施例新型卧式水轮发电机组轴承结构、油路及换热冷却方式左视剖面图；

附图3为本发明实施例新型卧式水轮发电机组轴承结构、油路及换热冷却方式俯视局部剖面图；

附图4为本发明实施例新型立式水轮发电机组轴承结构、油路及换热冷却方式主视剖面图；

上述附图中标注代号为：管夹组件1、油口2、左副油箱3、压板4、螺钉5、常温热管6、密封条7、轴承油槽8、螺栓9、隔板10、右副油箱11、连接管路12、出油腔13、热油口14、排油管15、冷油口16、进油管17、进油腔18、油盘19、风扇20、转轴21、轴瓦22、水管23、正常油面高度24、轴承盖25、上导轴承座26、热管冷却模块27。

为使本发明的技术方案、创作特征、达成效果易于明了，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

具体实施方式

实施例1：参看附图1、附图2、附图3，图中所示为新型卧式水轮发电机组轴承结构、油路及换热冷却方式，图中箭头指示为油路行走方向。

其轴承结构是：在轴承油槽8的两边分别加左副油箱3及右副油箱11，以增加轴承的散热面积及增大轴承油量。左右副油箱均开有油口2，两油口之间用连接管路12连接并用管夹组件1夹紧；油箱用薄壁钢板焊接而成，以利于散热；油箱顶部高于正常油面高度24，防止油槽内油溢出；左副油箱3及右副油箱11与轴承油槽8用螺栓9上紧连接，连接面垫密封条7，以防漏油。同时，在左副油箱3、右副油箱11、连接管路12、轴承盖25、轴瓦22的顶部开孔，常温热管6穿过开孔插入左右副油箱、连接管路、轴承盖及轴瓦中，同时开孔的孔口处放置密封条7，然后用压板4盖住，上紧螺钉5，防止油从孔口溢出；

其油路是：在轴承油槽8中间加隔板10，将冷、热油隔开，形成热油区及冷油区，使冷、热油循环工作的路径更加合理，换热冷却效率更高。隔板选用隔热材料制成，防止热油区通过隔板向冷油区传热；在轴承油槽8热、冷油区对角的位置开热油口14连通出油腔13，开冷油口16连通进油腔18，油槽8的热、冷油区分别和左副油箱3及右副油箱11连通，副油箱再通过连接管路12形成循环连通油路。

其换热冷却方式是：在左副油箱3及右副油箱11及连接管路12上对油进行换热冷却，换热冷却采用空气冷却、风压冷却、水冷却、热管冷却方式中的一种或任意冷却方式的组合。空气冷却：由于左副油箱3、右副油箱11及连接管路12均为薄钢板制成，完全能够在空气的自然对流下进行换热冷却；风压冷却：在转轴21靠近副油箱的位置安装风扇20，风扇为便于拆装采用分半结构，夹住转轴后用螺栓上紧，风扇20随转轴21同轴旋转产生强迫风压，无需电源，通过强制对流的方式将左副油箱3、右副油箱11及连接管路12的热量传至周围环境；水冷却：从水管23引流动的低温水流经左副油箱3、右副油箱11及连接管路12的表面，也可将副油箱及连接管整体泡在水中，由水带走副油箱及连接管的热量。本发明所用的水只对水温有要求，对水质、水压、流量等均无要求；热管冷却：利用热传导原理与制冷介质的快速热传递性质带走左副油箱3、右副油箱11及连接管路12内热油及轴承内轴瓦22的热量，本发明热管优选采用工作温度为0～250℃的常温热管，且热管垂直放置，效率更佳。热管一端为蒸发段(简称热端)，另外一端为冷凝段(简称冷端)，热管的蒸发段插入副油箱、连接管路及轴承轴瓦热源内部，当热管蒸发段受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，热量通过空气冷却、风压冷却、水冷却的方式被带走，然后蒸气重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。整个工作过程循环不止，热量由热管一端传至另外一端，而且这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来并被带走，实现对副油箱及轴承换热冷却。

其工作过程及原理为：水力发电机组工作时，转轴21转动，轴瓦22摩擦产生热量，这时，一方面因为常温热管6直接垂直插入轴瓦22热源内部，利用热管的快速高效导热性能可以直接对轴瓦进行换热冷却；另一方面，在进油腔18，油盘19跟着转轴21转动，油被带起来经进油管17进入轴承内部润滑冷却。润滑冷却后的热油经排油管15排出至出油腔13，经热油口14进入油槽8的热油区，再出来进入左油箱3，左油箱内垂直布置常温热管6，利用热管的快速高效导热性能对热油进行冷却换热。冷却后的油经连接管路12流至右副油箱11，连接管路及右副油箱内同样布置有常温热管6，对油再进一步进行换热冷却，工作过程及原理同上。换热冷却后的油进入油槽8的冷油区，经冷油口16进入进油腔18，被油盘19带起来经进油管17进入轴承内部润滑冷却。油盘19具有油泵的功能，可以迫使整个轴承冷却过程冷热油循环流动进行润滑冷却，只要水力发电机组在转动，轴承在工作，这个过程就会源源不断，周而复始，实现对轴承的换热冷却。

本实施例提供的新型轴承结构，取消了技术供水系统，通过增加副油箱，增大了散热面积及轴承油量，并将冷热油进行分开，改善油循环工作的路径，都使轴承的换热冷却效率更高；采用空气冷却、风压冷却、水冷却、热管冷却相结合的冷却方式对轴承进行换热冷却，不仅完全满足轴承的使用要求，更提高了轴承润滑冷却的效率，使轴承制造成本更低，维护工作量更少。

实施例2：参看附图4，图中所示为新型立式水轮发电机组轴承结构、油路及换热冷却方式。

其轴承结构是：轴承油槽8用钢板焊接而成，以利于散热；油箱顶部高于正常油面高度24，防止油槽内油溢出；在轴承盖25、上导轴承座26、轴瓦22的顶部或侧面开孔，常温热管6穿过开孔插入油槽8及轴瓦22中，同时开孔的孔口处放置密封条7，然后用压板4盖住，上紧螺钉5，防止油从孔口溢出；

其换热冷却方式是：在轴承油槽8内对油进行换热冷却，换热冷却采用空气冷却、风压冷却、热管冷却方式中的一种或任意冷却方式的组合。空气冷却：由于轴承油槽8为钢板焊接，能够在空气的自然对流下进行换热冷却；风压冷却：在转轴21接近热管的位置安装风扇20，风扇为便于拆装采用分半结构，夹住转轴后用螺栓上紧，风扇20随转轴21同轴旋转产生强迫风压，通过强制对流的方式将轴承油槽8的热量传至周围环境；热管冷却：利用热传导原理与制冷介质的快速热传递性质带走轴承油槽8内的热油及轴承内轴瓦22的热量，本发明的热管采用工作温度为0～250℃的常温热管，且热管垂直放置，效率更佳。热管一端为蒸发段(简称热端)，另外一端为冷凝段(简称冷端)，热管的蒸发段插入轴承油槽8及轴承轴瓦22热源内部，当热管蒸发段受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，热量通过空气冷却、风压冷却的方式被带走，然后蒸气重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。整个工作过程循环不止，热量由热管一端传至另外一端，而且这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来并被带走，实现对轴承换热冷却。

其工作过程及原理为：机组开机转动，轴承工作，轴瓦22摩擦产生热量，这时，热量通过以下三种途径进行换热冷却。

途径1：因为常温热管6直接插入轴瓦22热源内部，利用热管的快速高效导热性能可以直接对轴瓦进行换热冷却；

途径2：加速轴瓦与润滑油的换热冷却速度。轴瓦22泡在油槽8的油中，在轴瓦最难散热的中间部位开孔，然后热管冷却模块27的L型热管蒸发段插入轴瓦22已开孔的最难散热部位并用螺钉5与轴瓦固定，利用热管的快速高效导热性能将轴瓦22内部热量快速传导至油槽8内的油中。

途径3：常温热管6垂直插入油槽8中，利用热管的快速高效导热性能对油槽内的热油进行换热冷却。

本实施例提供的新型轴承结构，取消了技术供水系统，采用空气冷却、风压冷却、热管冷却相结合的冷却方式对轴承进行换热冷却，满足了轴承的使用要求，提高了轴承润滑冷却的效率，使轴承制造成本更低，维护工作量更少。

本发明的效果

本发明针对轴承结构、油的循环路径及轴承冷却散热方式，加大了轴承油箱的散热面积及储油量；使轴承油循环路径更加合理；运用空气冷却、风压冷却、水冷却、热管冷却相结合的换热冷却方式，大大提高轴承换热冷却效率及润滑能力，当轴颈直径大于320mm时，无需稀油站及重力油箱，无需电源，无需技术供水系统，以很小的成本也能满足轴承的润滑冷却要求，简化机组的主机及自动化系统，大大减少中小水力发电机组的运行及维护成本。