[实用新型]立式模型水轮机静压轴承转动部件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种静压轴承转动部件，特别是一种应用于立式模型水轮机的静压轴承转动部件。

背景技术

近年来，根据市场的需求，水轮机水力开发的方向目前朝着高、低水头段拓展；同时抽水蓄能机组市场需求日益旺盛，这些都对水力开发以及水力试验的测试手段提出了更高要求。

水轮机模型试验作为水轮机水力开发过程中不可或缺的技术手段，其重要意义在于：一方面，对水力开发成果进行验证并对进一步的水力开发提供设计依据；另一方面，从事大、中型水电项目以及出口水电项目的商业验收试验。在市场竞争日益激烈的今天，依据水轮机模型试验所得到的水轮机性能指标的细微差别已成为市场水电项目水力开发成功与失败、得与失的关键因素。

水头、流量、转速、转矩是决定模型水轮机能量指标的四个重要参数，依据高精度的差压传感器、电磁流量计、编码器，可以直接对水头、流量、转速进行精确测量，但是对于转矩而言，由于其传递过程复杂，影响因素众多，因此如何实现对它进行精确的在线实时测量，一直是行业亟待解决的技术难题。

此前，曾经使用过单套滚动轴承转动部件和双套滚动轴承转动部件，但由于其自身结构特点所限，均不能在线实时测量出滚动轴承和密封与主轴间的机械摩擦损失。静压轴承转动部件，由于其采用独特的外静压、内滚动的双套轴承结构，实现了外套与摆动套间的全液体接触，液体摩擦损失可忽略不计。因此，可在水轮机模型试验过程中在线实时测出机械摩擦损失力矩，使其效率计算值全面客观地反映出模型转轮的能量特性，因而成为国外同行业竞相采用的技术手段。

但是，静压轴承转动部件研制的难点又在于油/水隔离的密封结构设计。转动部件与模型机组装配关系为：部件外套底座与顶盖上端面把合，摆动套下端部置于顶盖孔内。在进行模型试验时顶盖内将充满试验用压力水，而对于转动部件而言，外套与摆动套下端间为静压导轴瓦回油端。因此选择合理的密封结构，实现该处回油油路与压力水之间的隔离，在保证压力水与回油之间不得串流的同时又要满足摩擦力矩的高精度测量要求，是该部件研制的重点和难点。

国外同行业，如阿尔斯通公司、瑞士洛桑工学院、伏依特公司等在行业内有影响力的水轮机试验室均先后采用静压轴承技术研制模型了立式水轮机静压轴承转动部件。他们的解决方案为：

1、伏依特公司：

上端采用静压油轴承，下端采用静压水轴承，该型转动部件的特点在于下端采用静压水轴承，因此不存在油/水隔离问题，从而避开了密封结构难点，缺点是管路繁多，结构复杂，静压水轴承对水质有很高的要求，需配置水处理装置等伺服系统。

2、阿尔斯通公司：

采用全静压油轴承，油/水隔离采用薄膜密封结构。该密封结构的特点是通过在外套与摆动套之间把合一层橡胶薄膜而实现密封目的的，因此外套不可避免地对摆动套构成了约束，从而降低了静压轴承转动部件的灵敏度和标定精度。

3、瑞士洛桑工学院：同上。

在此之间，国内同行业单位也先有采用薄膜密封结构的，但由于种种原因，均未取得令人满意的结果。

实用新型内容

本实用新型旨在解决立式模型水轮机中静压轴承转动部件油/水隔离的密封问题，提供了一种能防止压力水与回油之间串流的同时又满足摩擦力矩的高精度测量要求的立式模型水轮机静压轴承转动部件。

立式模型水轮机静压轴承转动部件，包括主轴、下导轴瓦、外套以及摆动套，其特征在于：所述外套下端设置有非接触式静密封环，非接触式静密封环套住摆动套，非接触式静密封环与摆动套之间的间隙为0.03～0.04mm；非接触式静密封环顶部开有回油槽；非接触式静密封环为逐级减压、节流，逐级排放的密封结构，下部设置有逐级排水槽和逐级排漏接口，逐级排水槽和逐级排漏接口由管道连通。

所述的非接触式静密封环的环壁上部开有回油接口，一端与回油槽相连通，另一端与由时间继电器控制的微型油泵连接。

所述的逐级排水槽为3-7级排水槽。

所述的非接触式静密封环的环壁中部开有检漏口与回油槽相连通。

本实用新型带来的有益技术效果：

一、非接触式静密封的两个工作零件之间为非接触式，这样在结构上就避免了静压轴承转动部件外套对摆动套构成约束，保持了相互间无约束的可灵活运动的工作状态，满足了摆动套实现高灵敏度摆动的必要条件。

二、设置逐级排水槽和逐级排漏接口是为了将上一级密封泄漏过来的压力水进行减压、分流，以降低进入下一级密封的水的压力和流量。最后确定的排水槽合理级数即满足了转动部件装配结构尺寸要求，又实现了油/水隔离的目的。