大推力循环水泵电机轴电流抑制结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种大推力循环水泵电机轴电流抑制结构，由上导轴承部分绝缘构架、推力轴承绝缘构架、高压油顶起系统绝缘构架、下导轴承绝缘构架四大部分构成。本发明提升了可处理轴电流绝缘结构的推力吨位，同时增加适应高压油顶起油路用的密封绝缘结构，开创了280T大推力循环水泵电机抑制轴电流的先河。本发明增加结构架过渡区间的轴电流放电距离，提高了推力系统油膜稳定性及轴瓦的安全运行周期。通过优化绝缘构架厚度，使得密封、承载、耐高压、高阻抗、低摩擦几个方面达到平衡；同时解决了高压油顶起系统14MPa工作压力的绝缘结构密封问题。本发明适用于三代核电大推力循环水泵电机的推力系统预防轴电流的结构要求。
【专利说明】大推力循环水泵电机轴电流抑制结构
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种大推力循环水泵电机轴电流抑制结构。
【背景技术】
[0002]大推力循环水泵电机均为立式结构，目前中国三代核电厂的循环水泵机组均为进口设备。此电机为立式异步鼠笼电机，极数为36极，工作转速为164r/min，功率7700kW。电机除承受转子自重以外，还要承担很大的水推力，合计280T;因此设计预防轴电流的绝缘系统，要考虑大推力工况下绝缘系统的强度及浸在润滑油中材料的稳定性。
[0003]大推力循环水泵(简称循泵)电机要着重考虑轴电流对油膜的破坏作用，因此在结构设计上，需要采取措施，保证推力轴承、上导轴承、下导轴承、机架之间开路，以抑制微弱的轴电压进一步生成轴电流，使得机组推力轴承及导轴承稳定运行，延长机组维护周期。因为循泵电机推力轴承及上导轴承为一体化设计，在电机轴向方向的绝缘板要承担较大压应力；同时存在冷却器、高压油顶起系统，使得预防轴电流的绝缘系统，需要局部结构承担4~8MPa工作压力的高压油。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种大推力循环水泵电机轴电流抑制结构，以消除轴电流对轴瓦和镜面的腐蚀，提高循泵机组运行安全性。
[0005]本发明的技术方案为:一种大推力循环水泵电机轴电流抑制结构，由上导轴承绝缘构架、推力轴承绝缘构架、高压油顶起系统绝缘构架、下导轴承绝缘构架四大部分构成；上导绝缘压板(I)、上导绝缘托板(2)将上导轴瓦(23)与上导轴承座(24)隔离，上导绝缘垫板(3)将上导轴承座(24)与上导轴瓦(23)、球面支撑(25)隔离，上导绝缘套管(4)、上导绝缘垫圈(5)安装在上导垫块(26)与上导绝缘垫板(3)把紧螺栓(35)绝缘，在上导轴承座(24)上部分别安装接触式绝缘型上导外油挡(6)、接触式绝缘型上导内油挡(7)，形成上导轴承部分绝缘构架，在推力轴承座(27)与上机架(28)接触面增设轴承座绝缘垫(14)，轴承座绝缘垫圈(8)、轴承座绝缘套管(9)将把紧螺栓(29)作绝缘处理，同时增加轴承座定位绝缘销(15)，以构成推力轴承绝缘构架；把紧螺栓(37)通过高压油法兰垫圈(10)、高压油法兰套管(11)完成绝缘式锁紧，在油槽内上部高压法兰与上机架(28)之间为高压油绝缘垫圈(12)，在高压油绝缘垫圈(12)两侧增加高压油O型密封圈(13)以保证绝缘系统良好的密封性，以此形成高压油系统绝缘构架；通过下导绝缘压板(21)与下导绝缘托板(22)将下导轴瓦(31)与下导轴承座(30)隔离，在下导垫块(32)与下导轴承座(30)间增加下导绝缘垫板(17)，采用下导绝缘套管(18)、下导绝缘垫圈(19)将下导垫块(32)与下导轴承座(30)间螺栓(36)把紧，分别在下机架(33)的上安装接触式绝缘型下导油挡(16)，下导挡油筒(34)下部安装接触式绝缘型下油挡(20)，构成下导轴承绝缘构架。
[0006] 轴电压有众多原因引起，例如绕组损坏、电源不平衡、静电效应、轴磁化以及其他机械因素和电磁场不对称。当轴电压建立，若存在导体通路则将产生轴电流。因此，在循泵电机推力导轴承系统中可能存在几条导通电流的金属连接通路，金属连接通路由几个半环通路连接而成。上导轴承及推力轴承存在五个半环通路；第一条半环通路由轴、推力头、接触式绝缘型上导外油挡(6)、推力轴承座(27)、上机架(28)连接而成；第二条半环通路由轴、推力头、接触式绝缘型上导内油挡(7)、上导轴承座(24)、上机架(28)连接而成；第三条半环通路由轴、推力头、上导轴瓦(23)、球面支撑(25)、上导垫块(26)、上导绝缘垫板(3)、上导轴承座(24)、上机架(28)连接而成；第四条半环通路由轴、推力头、镜板、推力瓦、托盘、支柱螺钉、推力轴承座(27)、轴承座绝缘垫(14)、上机架(28)连接而成；第五条半环通路由轴、推力头、镜板、推力瓦、高压油接头、高压弯管、高压法兰、上机架(28)连接而成。下导轴承则存在三个半环通路；第一条半环通路由轴、滑转子、接触式绝缘型下导油挡(16)、下机架(33)连接而成；第二条半环通路由轴、滑转子、下导轴瓦(31)、下导垫块(32)、下导绝缘垫板(17)、下导轴承座(30)、下机架(33)连接而成；第三条半环通路由轴、滑转子、接触式绝缘型下油挡(20)、下机架(33)连接而成。若在以上八个半环通路中设置绝缘部件，可使得整个循泵电机无法形成完整的金属连接通路，及将存在的通路在金属连接方面断开，也就抑制了轴电流的产生；即便是存在微小的轴电压，也可以保证电机轴承系统的安全运行。
[0007]大型循环水泵电机轴电压测试值一般低于五伏，若在回路系统加入适当阻止的绝缘部件，则可抑制轴电流的发生。所以本电机将在以上八个半环通路中适当位置加入绝缘部件，以便防止轴电流产生。
[0008]上导及推力轴承第一条通路，可以在接触式绝缘型上导外油挡(6)设置绝缘弹性胶条，使得转子推力头与接触式绝缘型上导外油挡(6)保持良好的接触性能，较低的接触摩擦损耗，同时保证此回路 中存在较大的阻抗，使得轴电压无法在此回路建立轴电流。
[0009]上导及推力轴承第二条通路，可以在接触式绝缘型上导内油挡(7)设置绝缘弹性胶条，使得转子推力头与接触式绝缘型上导内油挡(7)保持良好的接触性能，较低的接触摩擦损耗，同时保证此回路中存在较大的阻抗，使得轴电压无法在此回路建立轴电流。
[0010]上导及推力轴承第三条通路，可以在上导垫块(26)后面增加上导绝缘垫板(3)，在保证推力侧面与上导轴瓦的恰当间隙下，增大此回路的阻抗，使得轴电流不能在此经过上导油膜建立回路，以保护上导轴瓦巴氏合金瓦面不被轴电流放电灼伤。
[0011]上导及推力轴承第四条通路，可以在推力轴承座(27)、上机架(28)把合之间增加轴承座绝缘垫(14)，在保证推力头、镜板、卡环的垂直度情况，同时在280T推力的情况下，保证轴承座绝缘垫(14)不变形损坏，以阻止轴电流从推力瓦表面巴氏合金处形成放电灼伤，破坏推力轴承润滑油膜，影响推力系统的在280T大推力情况的安全稳定性。
[0012]上导及推力轴承第五条通路，可以在高压油弯管、高压弯管、高压法兰、上机架
(28)之间增加高压油绝缘垫圈(12)，在高压油系统最高油压14Mpa压力下，同时保证油管、法兰之间的密封性。保证推力瓦瓦面巴氏合金被轴电流经高压油系统路径形成放电灼伤。
[0013]下导轴承第一条通路，可以在接触式绝缘型下导油挡(16)设置绝缘弹性胶条，使得转子滑转子与下导油挡(16)即保持良好的接触性能，较低的接触摩擦损耗，同时保证此回路中存在较大的阻抗，使得轴电压无法在此回路建立轴电流。
[0014]下导轴承第二条通路，可以在下导垫块(32)后面增加下导绝缘垫板(3)，在保证推力侧面与下导瓦的恰当间隙下，增大此回路的阻抗，使得轴电流不能在此经过下导油膜建立回路，以保护下导轴瓦巴氏合金瓦面不被轴电流放电灼伤。
[0015]下导轴承第三条通路，可以在接触式绝缘型下油挡(20)设置绝缘弹性胶条，转子滑转子与下油挡(20)即保持良好的接触性能，较低的接触摩擦损耗，同时保证此回路中存在较大的阻抗，使得轴电压无法在此回路建立轴电流。
[0016]本发明提供的大推力循环水泵电机轴电流抑制结构，可以保证上、下导轴承油膜、推力轴承油膜不被轴电流所破坏，同时，使得推力瓦、上导轴瓦(23)及下导轴瓦(31)的巴氏合金瓦面不被轴电流放电腐蚀，避免轴瓦因此过早损坏。本发明突破以往小推力无高压油循泵电机预防轴电流绝缘保护结构，本绝缘结构适用280T大推力及14MPa高压油顶起的工况。开拓了大型立式异步电机承受重载的推力支撑绝缘结构，本发明适用于大推力、高压油的轴承系统，尤其是三代核电循环水泵电机的推力系统预防轴电流方面。
[0017]本发明涉及的大推力循环水泵电机轴电流抑制结构，解决了大推力循泵电机系统轴流电流抑制的问题，并且解决了推力轴承高压油进出油系统处的轴电流隔离问题，使得推力轴承系统油膜及轴瓦安全稳定的运行，提高了循泵机组在轴承系统的可靠性。
[0018]为防止轴电流对轴瓦和镜面的腐蚀，在推力及上下导轴承处采取特殊结构阻断电流回路:在推力轴承座(27)下面装绝缘板，采用特定厚度的环氧酚醛玻璃布板，由扇形拼成整圆。为增加扇形板边的爬电距离，将绝缘薄板单边伸出一部分。上导轴承处，上下托板均加环氧酚醛玻璃布板，同时在上导轴承的球面支撑(25)之后的上导垫块(26)处增加绝缘，即槽型绝缘、绝缘套管、绝缘垫。下导轴承也同上导轴承同样方式增加绝缘保护。在高压油顶起系统进油管侧法兰，设计了绝缘垫圈、绝缘套管及绝缘垫保护。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1本发明的大推力循环水泵电机轴电流抑制结构图
[0020]图2为图1的I放大视图[0021 ] 图3为图1的II放大视图
[0022]图4为图1的III放大视图
[0023]图5为图1的IV放大视图
[0024]具体实施措施
[0025]图1为适用于三代核电的大推力循泵电机轴电流抑制结构，由上导轴承绝缘构架、推力轴承绝缘构架、高压油顶起系统绝缘构架、下导轴承绝缘构架四大部分构成，其中前三部分属于上导及推力系统，最后一部分为下导轴承系统。上导轴承与推力轴承一体化设计，共用冷却油槽，增加绝缘难度。该立式电机最大推力280T，额定功率7700kW，额定电压10kV，额定转速164r/min，额定频率50Hz。
[0026]一种大推力循环水泵电机轴电流抑制结构，由上导轴承绝缘构架、推力轴承绝缘构架、高压油顶起系统绝缘构架、下导轴承绝缘构架四大部分构成；如图1所示，上导绝缘压板1、上导绝缘托板2将上导轴瓦23与上导轴承座24隔离，上导绝缘垫板3将上导轴承座24与上导轴瓦23、球面支撑25隔离，上导绝缘套管4、上导绝缘垫圈5安装在上导垫块26与上导绝缘垫板3把紧螺栓35绝缘，在上导轴承座24上部分别安装接触式绝缘型上导外油挡6、接触式绝缘型上导内油挡7，形成上导轴承部分绝缘构架，在推力轴承座27与上机架28接触面增设轴承座绝缘垫14，轴承座绝缘垫圈8、轴承座绝缘套管9将把紧螺栓29作绝缘处理，同时增加轴承座定位绝缘销15,以构成推力轴承绝缘构架；把紧螺栓37通过高压油法兰垫圈10、高压油法兰套管11完成绝缘式锁紧，在油槽内上部高压法兰与上机架28之间为高压油绝缘垫圈12，在高压油绝缘垫圈12两侧增加高压油O型密封圈13以保证绝缘系统良好的密封性，以此形成高压油系统绝缘构架；通过下导绝缘压板21与下导绝缘托板22将下导轴瓦31与下导轴承座30隔离，在下导垫块32与下导轴承座30间增加下导绝缘垫板17，采用下导绝缘套管18、下导绝缘垫圈19将下导垫块32与下导轴承座30间螺栓36把紧，分别在下机架33的上安装接触式绝缘型下导油挡16，下导挡油筒34下部安装接触式绝缘型下油挡20,构成下导轴承绝缘构架。
[0027]上导绝缘构架中，上导绝缘压板1、上导绝缘托板2为扇形绝缘板，均由圆周八块拼成；上导绝缘垫板3采用弹性较好的绝缘薄板成一定弧度安装在上导垫块26与上导轴承座24之间；接触式绝缘型上导外油挡6、接触式绝缘型上导内油挡7均采用铸铝材料，并为分瓣结构，圆周四块拼成，其接触密封材料应具有良好的绝缘性能；在推力轴承绝缘构架中，轴承座绝缘垫14浸在油中要有良好的耐油性，同时要有较大的抗压强度，以承担280T最大推力，轴承座定位绝缘销15由耐油绝缘材料经过热压贴牢在圆钢母材上，以达到绝缘与定位的双重要求；在高压油系统绝缘构架中，高压油绝缘垫圈12需有较好的耐油性，高压油O型密封圈13要在承压下保证良好的密封性，并且在油内不易老化；在下导轴承绝缘构架中，下导绝缘压板21、下导绝缘托板22为扇形绝缘板，均由圆周八块拼成；下导绝缘垫板17采用弹性较好的绝缘薄板成一定弧度安装在下导垫块32与下导轴承座30之间；接触式绝缘型下导油挡16、接触式绝缘型下油挡20均采用铸铝材料，并为分瓣结构，圆周八块拼成，其接触密封材料应具有良好的绝缘性能。
[0028]整个轴电流抑制系统需要满足大推力的要求，即隔离推力轴承座27与上机架28间的绝缘结构要承担最大280T推力；循泵电机推力轴承含高压油顶起装置，所以抑制轴电流部分应该在满足隔离轴电流的要求下，同时满足对高压油进油管保持良好密封性的要求，即在工作状态下4?SMpa的高压油压力下，高压油顶起系统绝缘构架保持运行稳定，即便在14MPa的高压油工况下，也要保持不渗漏，以保障循泵机组的安全起机要求。
[0029]图2中上导垫块26钻孔稍大于上导绝缘套管4外径，同时在上导绝缘套管4外部放置上导绝缘垫圈5，使上导垫块26与螺栓35完全隔离。为处理上导轴承油雾，增加接触式绝缘型上导外油挡6、接触式绝缘型上导内油挡7，在油挡处增加弹性胶条同时完成密封及轴电流绝缘隔离作用。
[0030]如图3所示。在推力轴承座27中，与上机架28同钻四个销孔和四个把紧螺孔。轴承座绝缘垫14为分瓣结构，圆周共分四瓣。轴承座定位绝缘销15外部用绝缘材料包绕，把合推力轴承座27和上机架28的螺栓29通过轴承座绝缘垫圈8、轴承座绝缘套管9，进而使推力轴承座27与上机架28间完全被绝缘隔离，抑制此处轴电流产生。
[0031]高压油顶起系统绝缘构架是由高压油法兰垫圈10、高压油法兰套管11、高压油绝缘垫圈12、高压油O型密封圈13构成，如图4所示，高压油进油管内部工作压力为4?8MPa，最高顶起油压为14Mpa。图4中推力油槽外底部法兰与上机架中环板间加设一个高压油O型密封圈13作为底部高压油系统密封，在推力油槽内上部法兰使用高压油绝缘垫圈12作为轴电流隔离绝缘材料，同时在垫圈12上下两侧增加高压油O型密封圈13作为上部高压油系统密封。推力油槽内法兰把紧螺栓37中，增加高压油法兰垫圈10、高压油法兰套管11，使得螺栓37避免连通槽内高压油法兰与上机架28。使得引入的高油系统，不至于在推力系统产生轴电流。
[0032]如图5所示，下导轴承绝缘构架是由接触式绝缘型下导油挡16、下导绝缘垫板17、下导绝缘套管18、下导绝缘垫圈19、接触式绝缘型下油挡20、下导绝缘压板21、下导绝缘托板22构成，如图1所示。下导轴瓦31由下导托板固定，上、下两部分分别由下导绝缘压板21、下导绝缘托板22将下导轴瓦31与下导轴承座30隔离。然后下导轴瓦31与下导垫块32连接，使用螺栓36将下导垫块32、下导绝缘垫板17与下导轴承座30把合连接，把合连接处的螺栓36须按图5所示，作绝缘处理。图5中下导垫块32钻孔稍大于下导绝缘套管18外径，同时在下导绝缘套管18外部放置下导绝缘垫圈19，使上下导垫块32与螺栓36完全隔离。为处理下导轴承向定子铁心渗入油雾，增加接触式绝缘型下导油挡16，同时为了避免油雾溢出电机外,增加接触式绝缘型下油挡20，油挡处增加弹性胶条同时完成密封及轴电流隔离作用。
【权利要求】
1.一种大推力循环水泵电机轴电流抑制结构，其特征是:由上导轴承绝缘构架、推力轴承绝缘构架、高压油顶起系统绝缘构架、下导轴承绝缘构架四大部分构成；上导绝缘压板(I)、上导绝缘托板(2)将上导轴瓦(23)与上导轴承座(24)隔离，上导绝缘垫板(3)将上导轴承座(24)与上导轴瓦(23)、球面支撑(25)隔离，上导绝缘套管(4)、上导绝缘垫圈(5)安装在上导垫块(26)与上导绝缘垫板(3)把紧螺栓(35)绝缘，在上导轴承座(24)上部分别安装接触式绝缘型上导外油挡(6)、接触式绝缘型上导内油挡(7)，形成上导轴承部分绝缘构架，在推力轴承座(27)与上机架(28)接触面增设轴承座绝缘垫(14)，轴承座绝缘垫圈(8)、轴承座绝缘套管(9)将把紧螺栓(29)作绝缘处理，同时增加轴承座定位绝缘销(15)，以构成推力轴承绝缘构架；把紧螺栓(37)通过高压油法兰垫圈(10)、高压油法兰套管(11)完成绝缘式锁紧，在油槽内上部高压法兰与上机架(28)之间为高压油绝缘垫圈(12)，在高压油绝缘垫圈(12)两侧增加高压油O型密封圈(13)以保证绝缘系统良好的密封性，以此形成高压油系统绝缘构架；通过下导绝缘压板(21)与下导绝缘托板(22)将下导轴瓦(31)与下导轴承座(30)隔离，在下导垫块(32)与下导轴承座(30)间增加下导绝缘垫板(17)，采用下导绝缘套管(18)、下导绝缘垫圈(19)将下导垫块(32)与下导轴承座(30)间螺栓(36)把紧，分别在下机架(33)的上安装接触式绝缘型下导油挡(16)，下导挡油筒(34)下部安装接触式绝缘型下油挡(20)，构成下导轴承绝缘构架。
2.根据权利要求1所述的一种适大推力循环水泵电机轴电流抑制结构，其特征是:上导绝缘构架中，上导绝缘压板(1)、上导绝缘托板(2)为扇形绝缘板，均由圆周八块拼成；上导绝缘垫板(3)采用弹性较好的绝缘薄板成一定弧度安装在上导垫块(26)与上导轴承座(24)之间；接触式绝缘型上导外油挡(6)、接触式绝缘型上导内油挡(7)均采用铸铝材料，并为分瓣结构，圆周四块拼成，其接触密封材料应具有良好的绝缘性能；在推力轴承绝缘构架中，轴承座绝缘垫(14)浸在油中要有良好的耐油性，同时要有较大的抗压强度，以承担280T最大推力，轴承座定位绝缘销(15)由耐油绝缘材料经过热压贴牢在圆钢母材上，以达到绝缘与定位的双重要求；在高压油系统绝缘构架中，高压油绝缘垫圈(12)需有较好的耐油性，高压油O型密封圈(13)要在承压下保证良好的密封性，并且在油内不易老化；在下导轴承绝缘构架中，下导绝缘压板(21)、下导绝缘托板(22)为扇形绝缘板，均由圆周八块拼成；下导绝缘垫板(17)采用弹性较好的绝缘薄板成一定弧度安装在下导垫块(32)与下导轴承座(30)之间；接触式绝缘型下导油挡(16)、接触式绝缘型下油挡(20)均采用铸铝材料，并为分瓣结构，圆周八块拼成，其接触密封材料应具有良好的绝缘性能。
3.根据权利要求1或2所述的一种大推力循环水泵电机轴电流抑制结构，其特征是:整个轴电流抑制系统需要满足大推力的要求，即隔离推力轴承座(27)与上机架(28)间的绝缘结构要承担最大280T推力；循泵电机推力轴承含高压油顶起装置，所以抑制轴电流部分应该在满足隔离轴电流的要求下，同时满足对高压油进油管保持良好密封性的要求，即在工作状态下4~SMpa的高压油压力下，高压油顶起系统绝缘构架保持运行稳定，即便在14MPa的高压油工况下，也要保持不渗漏，以保障循泵机组的安全起机要求。
【文档编号】H02K5/167GK103929005SQ201410158155
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】李伟, 王伟光, 张金慧, 李藏雪, 王泽宇, 高明会, 付嵩, 陈卫杰 申请人:哈尔滨电气动力装备有限公司