用于水轮发电机组自泵式水导瓦装置的制作方法

1.本发明属于水轮发动机，即带有高速液体的射流冲击在装有叶片或类似物的转子上的涡轮机，例如皮尔顿式水轮机；其专用部件或零件的技术领域，具体地说是一种用于水轮发电机组自泵式水导瓦装置。


背景技术：

2.水轮机是重要的水电设备，是水力发电行业必不可少的组成部分，是充分利用清洁可再生能源实现节能减排、减少环境污染的重要设备，目前，随着国家鼓励开发清洁能源，且随着上网电价的提高，原来很多没有开发价值的低水头资源也被提上了开发日程；现有技术的水轮发电机，其由外座环、机坑内衬、控制环、双层顶盖、双层支承盖、底环、转轮室、巴氏合金瓦导轴承等结构组成；虽然其适用于高、低两种水头的电站，但由于其结构部件较多，在使用过程中，由于推力头与主轴配合不当，推力瓦受力不均衡、导轴承同心度不好、轴瓦间歇不合理以及主轴加工精度不高等内因以及发电机存在较大的不平衡磁拉力、水轮机存在较大的水不平衡力等外因，导致主轴在旋转中产生摆动，会产生比较强烈的噪声同时使轴与轴瓦的温度升高，甚至使轴瓦烧毁因此其生产成本较高。
3.公司曾经帮助客户在一处低水头河床式电站内安装三台立轴转桨式机组，在运行半年左右后，点检人员发现水导瓦温达48℃-50℃，比正常温度高6-8℃，后来随着夏季的到来，水导瓦温达60℃左右，已经超过了告警温度，使用测温仪测量油温与正常的机组相比，高了近15摄氏度，最后在6月底，利用停机时间对水导瓦间隙进行放大处理处理效果并不明显，运行人员检查发现故障机组水导瓦出油边有金属堆积，经判断为水导瓦烧瓦，瓦面金属被挤压熔出，油盘监视油位油色均正常，通过故障分析可以知道：
4.1)从机组运行状况来看，刚开始机组摆度控制在0.18mm以内，摆度较好，在使用半年后，机组摆度在0.25-0.30mm之间，摆度情况变成，间隙时把瓦单边间隙放大到0.25mm，瓦温依然没有处于高温状态，更换新轴瓦后，机组摆度在 0.20-0.24mm之间，属于正常范围；
5.2)油色油位正常，但是油面没有形成甩油，正常情况应是油面甩油至瓦顶，这样易形成油膜；油面甩不上油，经加油多次，都不能成功，油加多了，经内挡油圈跑到了顶盖外；形不成甩油，水导瓦供油不足；
6.3)水导瓦瓦形变差，瓦面金属性能变差，在检修抽出导瓦进行检查时就发现，其中有几块水导瓦出油边有大量金属熔积，另外几块水导瓦虽然没有金属熔出，但是其中心位置依然有不同程度烧黑，水导瓦使用寿命短，需要及时更换。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于水轮发电机组自泵式水导瓦装置，该用于水轮发电机组自泵式水导瓦装通过在水导瓦下部设置有柱塞泵式供油机构，通过主轴旋转工作驱动柱塞泵式供油结构吸油压油，利用柱塞泵式供油结构给水导瓦和轴承提供一定压力的润滑油，使润滑油能够充分到达水导瓦和主轴摩擦部分以及进入轴承内，减少轴
承和水导瓦的摩擦，延长轴承和水导瓦的使用寿命，同时轴承对主轴和水导瓦间隙进行控制，避免主轴在旋转中摆动，进一步减少水导瓦的摩擦，降低噪音。
8.为了解决上述技术问题，本发明一种用于水轮发电机组自泵式水导瓦装置，包括主轴、设置在主轴底部的水轮机和套装在主轴上靠近水轮机的轴承箱，所述轴承箱内设置有润滑油池以及套装在主轴上的水导瓦和轴承，所述轴承箱内位于水导瓦下方设置有柱塞式供油机构，所述柱塞式供油机构包括套装在主轴上的固定环、固定在润滑油池内的泵体、配油盘、柱塞和旋转盘，所述泵体上设置有与润滑油池连通的进油口和用于给水导瓦和轴承供油的出油口，所述泵体内设置有与进油口连通的吸油腔和与出油口连通的压油腔，所述泵体顶部设置有与旋转盘密封转动连接的旋转槽，所述旋转盘内设置有与柱塞一一对应设置的柱塞孔，所述旋转盘一侧的柱塞孔底部与吸油腔连通，另一侧的柱塞孔底部与压油腔连通，所述配油盘靠近柱塞的底部设置为斜面，所述斜面上均布有与柱塞顶部球连接的安装座，
9.所述水导瓦上设置有与内壁连通的进油孔，所述轴承上设置有进油接头，所述出油口连接有同时与进油孔和进油接头连通的供油管。
10.进一步，所述进油口设置在泵体侧壁上，所述吸油腔内设置有用于封闭进油口的单向阀，所述单向阀包括半球形堵头和连接在半球形堵头上的阀杆，所述泵体吸油腔内壁内设置有阀杆配合的阀孔，所述阀杆上套装有弹簧，所述弹簧一端靠接在吸油腔内壁上，另一端连接在半球形堵头上。
11.进一步，所述固定环通过螺栓固定在主轴上，所述润滑油池靠近主轴内侧设置有容纳泵体底部的安装环槽。
12.进一步，所述主轴在轴承箱内设置有轴肩，所述轴承支撑在轴肩处，所述水导瓦位于轴承的下方。
13.进一步，所述轴承箱包括下箱体、中间箱体和上盖体，所述中间箱体通过螺栓ii固定在下箱体上，所述下箱体顶部和中间箱体底部连接处之间设置有密封条，所述上盖体通过螺栓i固定在中间箱体上，所述润滑油池和水导瓦设置在下箱体内，所述轴承设置在中间箱体上。
14.进一步，所述中间箱体位于轴承的上方设置有下导瓦，所述下导瓦侧壁上设置有与供油管连通的进油接头i。
15.进一步，所述下导瓦设置为对开式结构，所述轴承包括套装在主轴上的内圈、固定在中间箱体内壁上的外圈和设置在内圈和外圈之间的圆柱滚子，所述外圈设置为对开式结构。
16.进一步，所述所述中间箱体内设置有容纳轴承外圈的环形卡槽，所述卡槽顶部设置有容纳下导瓦的环形卡槽i，所述环形卡槽i的直径尺寸大于环形卡槽的直径尺寸，所述环形卡槽侧壁内设置有用于供油管穿过的容纳槽。
17.进一步，所述轴承箱底部设置有安装座，所述安装座四周设置有吊耳。
18.进一步，所述轴承箱上方设置有套装在主轴上的发电组件和上导瓦。
19.本发明的有益效果在于：
20.本发明用于水轮发电机组自泵式水导瓦装置通过在水导瓦下部设置有柱塞泵式供油机构，通过主轴旋转工作驱动柱塞泵式供油结构吸油压油，利用柱塞泵式供油结构给
水导瓦和轴承提供一定压力的润滑油，使润滑油能够充分到达水导瓦和主轴摩擦部分以及进入轴承内，减少轴承和水导瓦的摩擦，延长轴承和水导瓦的使用寿命，同时轴承对主轴和水导瓦间隙进行控制，避免主轴在旋转中摆动，进一步减少水导瓦的摩擦，降低噪音。
附图说明
21.图1为本发明用于水轮发电机组自泵式水导瓦装置的安装状态图；
22.图2为本发明用于水轮发电机组自泵式水导瓦装置的结构示意图；
23.图3为本发明用于水轮发电机组自泵式水导瓦装置的局部放大图；
24.图4为本发明用于水轮发电机组自泵式水导瓦装置中轴承的安装状态图；
25.图5为本发明用于水轮发电机组自泵式水导瓦装置中上导瓦的安装状态图。
26.附图标记：1-水轮机；2-主轴；3-导流轴；4-导流叶片；5-水路腔室；6
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发电组件；7-上导瓦；8-安装座；9-下箱体；10-中间箱体；11-上盖体；12-密封条；13-泵体；14-水导瓦；15-轴承；16-下导瓦；17-固定环；18-进油口；19
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安装环槽；20-供油管；21-润滑油池；22-单向阀；23-弹簧；24-吸油腔；25
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压油腔；26-旋转盘；27-配油盘；28-柱塞；29-球接头；30-内圈；31-外圈；32
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容纳槽；33-进油接头；34-进油接头i；35-环形供油管。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步详细地描述。
28.如图1-5所示为本发明用于水轮发电机组自泵式水导瓦装置的结构示意图，本发明一种用于水轮发电机组自泵式水导瓦装置，包括主轴2、设置在主轴2底部的水轮机1和套装在主轴2上靠近水轮机的轴承箱，所述轴承箱内设置有润滑油池21以及套装在主轴2上的水导瓦14和轴承15，所述轴承箱内位于水导瓦 14下方设置有柱塞式供油机构，所述柱塞式供油机构包括套装在主轴2上的固定环17、固定在润滑油池21内的泵体13、配油盘27、柱塞28和旋转盘26，所述泵体13上设置有与润滑油池21连通的进油口18和用于给水导瓦14和轴承 15供油的出油口，所述泵体13内设置有与进油口18连通的吸油腔24和与出油口连通的压油腔25，所述泵体13顶部设置有与旋转盘26密封转动连接的旋转槽，所述旋转盘26内设置有与柱塞28一一对应设置的柱塞孔，所述旋转盘26 一侧的柱塞孔底部与吸油腔24连通，另一侧的柱塞孔底部与压油腔25连通，所述配油盘27靠近柱塞28的底部设置为斜面，所述斜面上均布有与柱塞顶部球连接的安装座，
29.所述水导瓦14上设置有与内壁连通的进油孔，所述轴承上设置有进油接头 33，所述出油口连接有同时与进油孔和进油接头33连通的供油管20。
30.本实施例中，水轮机1内设置有水路腔室5，主轴2底部设置有导流轴3和导流叶片4，利用水路腔室中水流驱动导流叶片带动主轴2旋转，主轴2旋转带动发电组件6中转子旋转，从而使与转子配合的定子线路中产生电流达到发电的目的，为了避免主轴2和水导瓦之间的摩擦力变大导致发热的情况，本实施例通过在齿轮箱内设置有柱塞泵式供油机构，通过8或12个柱塞在配油作用下，沿柱塞孔上下来回移动，从而达到不断吸油压油，给水导瓦和轴承提供一定压力的润滑油，使润滑油能够充分到达水导瓦和主轴摩擦部分以及进入轴承内，减少轴承和水导瓦的摩擦，延长轴承和水导瓦的使用寿命，同时轴承对主轴和水导瓦间隙进行控制，避免主轴在旋转中摆动，进一步减少水导瓦的摩擦，降低噪音的目的。
31.吸油原理：在导流叶片4和水流的作用下，主轴2带动固定环17、配油盘 27、球接头29、柱塞28和旋转盘26一起旋转，在旋转过程中，配油盘27底部与柱塞28中心线倾斜一定角度，导致柱塞28带动旋转盘26旋转过程中，柱塞 28在柱塞孔内进行上下移动，在柱塞28移动至吸油腔24内时，柱塞28向上移动，在柱塞孔内形成真空进行吸油，润滑油池21润滑油沿着进油口18和吸油腔 24进入柱塞孔内，完成吸油过程。
32.压油原理：导致柱塞28带动旋转盘26旋转过程中，柱塞28在柱塞孔内进行上下移动，在柱塞28移动至压油腔25内时，柱塞28向下移动，将柱塞孔底部的润滑油压入压油腔25内，压油腔25内润滑油沿着出油口、供油管、进油孔和进油接头33分别进入水导瓦和轴承内，完成压油供油的过程。
33.形成油膜：经进油孔和进油接头33压入的润滑油在水导瓦和轴承内形成油膜，在主轴速度比较慢时，压入的润滑油量相对比较少，在主轴速度增加后，压入的润滑油油量和油压都将会提高，方便形成压力油膜，多余的润滑油将会沿着轴承15和水导瓦14流回润滑油池21，方便润滑油循环使用。
34.优选的实施方式，所述进油口18设置在泵体13侧壁上，所述吸油腔24内设置有用于封闭进油口的单向阀22，所述单向阀22包括半球形堵头和连接在半球形堵头上的阀杆，所述泵体13吸油腔24内壁内设置有阀杆配合的阀孔，所述阀杆上套装有弹簧23，所述弹簧23一端靠接在吸油腔24内壁上，另一端连接在半球形堵头上，本实施例该结构有利于在柱塞泵内形成油压，方便柱塞泵式供油机构完成吸油压油的过程。
35.优选的实施方式，所述固定环17通过螺栓固定在主轴2上，所述润滑油池21靠近主轴2内侧设置有容纳泵体13底部的安装环槽19，本实施例在喷油盘安装过程中，先从主轴底部完成轴承箱安装，后在进行水轮机组装，其过程过程中，固定环17、配油盘27、柱塞28和旋转盘26进行现在安装，然后从主轴底部套入使安装位置，再将齿轮箱和泵体进行安装从主轴底部套入使安装位置，将旋转盘26密封连接在旋转槽内，从而达到柱塞泵式供油机构的安装，最后对齿轮箱顶部箱盖进行组装，移至发电站进行吊装，加润滑油，调试，装机完成。
36.优选的实施方式，所述主轴2在轴承箱内设置有轴肩，所述轴承15支撑在轴肩处，所述水导瓦14位于轴承15的下方，本实施例通过轴承15和水导瓦14 配合使用，有利于提高主轴摆度控制在0.10mm以内。
37.优选的实施方式，所述轴承箱包括下箱体9、中间箱体10和上盖体11，所述中间箱体10通过螺栓ii固定在下箱体9上，所述下箱体9顶部和中间箱体 10底部连接处之间设置有密封条12，所述上盖体11通过螺栓i固定在中间箱体 10上，所述润滑油池21和水导瓦14设置在下箱体9内，所述轴承15设置在中间箱体10上，本实施例该结构方便水导瓦14和柱塞泵式供油机构安装在下箱体 9上，轴承15安装在中间箱体10上，轴承和水导瓦14之间互不干涉，提高加工精度。
38.优选的实施方式，所述中间箱体10位于轴承14的上方设置有下导瓦16，所述下导瓦16侧壁上设置有与供油管连通的进油接头i34，本实施例通过在下导瓦16周围设置有环形供油管35，通过供油管20、环形供油管35和多个进油接头i34，使润滑油对下导瓦16多处进行供油，使下导瓦16周围供油均匀，提高下导瓦使用寿命。
39.优选的实施方式，所述下导瓦设置为对开式结构，所述轴承包括套装在主轴上的内圈30、固定在中间箱体10内壁上的外圈31和设置在内圈和外圈之间的圆柱滚子，所述外
圈设置为对开式结构，本实施例该结构方便轴承15和下导瓦 14的安装。
40.优选的实施方式，所述所述中间箱体10内设置有容纳轴承15外圈31的环形卡槽，所述卡槽顶部设置有容纳下导瓦的环形卡槽i，所述环形卡槽i的直径尺寸大于环形卡槽的直径尺寸，所述环形卡槽侧壁内设置有用于供油管20穿过的容纳槽32，本实施例该结构方便对轴承和下导瓦进行限位固定，减少主轴与水导瓦之间的摩擦力，延长设备使用寿命。
41.优选的实施方式，所述轴承箱底部设置有安装座8，所述安装座8四周设置有吊耳，本实施例该结构方便安装座进行吊装，使发电机整体吊装在发电站机组上。
42.优选的实施方式，所述轴承箱上方设置有套装在主轴2上的发电组件6和上导瓦7。
43.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。