[思林推力轴承油冷却系统研究]平面推力轴承

来源:初中教育 发布时间:2019-03-12 05:40:23 点击:

  1 前言      思林水轮发电机的额定转速为93.75r/min,推力轴承的推力负荷为2200t,属于典型的低转速,大推力负荷的推力轴承。由于推力轴承均属于动压承载滑动轴承,动压油膜的形成可以使镜板面和瓦面分离,不能形成动压油膜或油膜过小使得镜板与推力瓦之间干摩擦,造成烧瓦事故,对于低速机组,需采用加大瓦直径的方式增大周速从而形成较理想的动压油膜,但带来损耗较大的问题,本文将主要研究合理选择适合思林水轮发电机的油冷却方式。
  
  2 润滑油冷却方式的选择
  
  2.1内循环冷却方式
  内循环冷却即将油冷却器放置在推力轴承油槽里,该种结构布置的油冷却器靠近镜板外圆,以便在油冷却器中获得一个合适的热交换油的流速,由于油的粘滞作用,随镜板旋转的油流以切线速度向外扩散进入冷却器进行热交换(热量通过油一管壁一水),冷油密度大自然下沉,靠近油槽底部,镜板外圆连续甩油,而内圆势必缺油,由油槽底部冷油来补充,从而形成内循环润滑冷却系统。
  该冷却方式瓦间是冷热混合油参加润滑,冷却效果较差,通常采用加大冷却器容量的办法来满足热交换。思林推力轴承属低转速轴承,虽增大直径获得了必要的油流,但机组损耗大,应用内冷却方式,为增加冷却效果,必须增大冷却器容量,将使冷却器尺寸增大,占空间大,且由于转速低,油流动力不足,整体的冷却效果不佳。因此非最佳选择。
  
  2.2外循环冷却方式
  外循环润滑冷却方式是将油冷却器放置在油槽外部,由提供循环动力的泵组强迫润滑油按给定的流速,流经冷却器进行热交换。该结构分镜板泵外循环和外加泵外循环。
  
  2.2.1镜板泵外循环
  镜板泵外循环是在镜板上加工12~20个径向或后倾式径向孔,称泵孔,对应泵孔在镜板的外圆装有集油槽构成离心泵。轴承运转时,从泵孔打出的油流到集油槽,通过管路引出至外部冷却器进行热交换,冷油再通过管路进入瓦间。
  镜板泵外循环冷却效果很好,已成功应用在拉西瓦(700MW)、洪家渡(200MW)、天生桥1级(200MW)等电站,但镜板离心泵效率低,需选择适当管路阻力特性以及保持泵在喷油管出口的压力在一定范围内,一般保持为1公斤力/厘米2左右,加上管路的阻力,则需一定的空载压头约为2公斤力/厘米2左右。经过计算,思林推力轴承空载压头为1公斤力/厘米2,喷油管出口处的压力不足,因此不能采用镜板泵外循环方式。
  2.2.2外加泵外循环
  外加泵外循环是在油的循环回路系统中外加一组互相备用的电动油泵作为循环动力,其余由冷却器、滤油器、压力表、流量显示器和阀门等元件组成。
  2.2.2.1瓦间喷管结构
  瓦间喷管结构,进出油环管布置在油槽内,在进油环管上按瓦数布置小孔喷管,直接引入瓦间喷油润滑冷却。在出油环管上布置吸油管将上浮的热油吸走,进入冷却器,冷却后重复循环,如图1。
  外加泵外循环冷却效率高,根据油冷却系统需要,可满足任何大小的工作流量和工作压力,但循环系统需用一套辅助设备,增加了结构复杂性。一般在内循环无法满足要求时采用。
  经过对比,思林推力轴承润滑油冷却采用外加泵外循环结构。但是瓦间喷管结构参加润滑冷却的却是冷、
   热混合油,思林推力轴承为低转速且负荷大,为确保轴承安全稳定运行,经过分析,最终确定采用国内首创的外加泵外循环瓦间隔板结构。
  
  3 外加泵外循环瓦间隔板结构
  
  3.1外加泵外循环冷却系统
  图2为外加泵外循环冷却系统的原理图。循环冷却系统的装置安装高程须低于油槽底面,除有一组备用的交流电源油泵外,还需有一组直流电源油泵及其自动切换装置,以提高轴承运行可靠性。需要冷却的热油经出油环管送至回油槽,混入油中的气体杂质,经过回油槽中的滤网过滤,还有一种没有回油槽的闭路循环系统,用滤油器代替回油槽中的滤网,这样可以使系统的结构简化,占地面积小,同时又不受安装高程的限制,但混入油中的气体不易排除,这可以依据具体情况选择。热油经过冷却器进行冷却,冷却后的冷油经过进油环管流回油槽参与冷却。
  瓦间隔板结构,特点是用4mm厚的钢板,按瓦间扇面形状,两侧稍大些加工成隔板,安装时将隔板灵活插入瓦两侧的沟槽内,与镜板面之间形成一个高度方向为45mm径向通道,称瓦间隔板结构。应用该结构油槽中必须设隔油板,其位置与瓦间隔板平齐,将油槽分成上、下两空间,上部空间为热油区,下部空间为冷油区,进油环管上按瓦数布置出油管,将冷油送至轴承座附件,同样在出油环管上布置吸油管,不少于4个,将热油区的热油吸走,进入冷却器,冷却后重复循环,如图3。
  瓦间隔板结构的显著优点是瓦间径向通道流过并参加润滑冷却的油完全是冷油,对轴承的冷却十分有利。
  
  4 结论
  
  思林水轮发电机低机组转速、大推力负荷推力轴承润滑冷却系统作为国内首创的冷却系统,为今后低转速、大负荷机组推力轴承润滑冷却积累了宝贵的经验

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