对辅助给水电动泵无预润滑轴承的设计探讨

作者:梁宇哲;赵芳;商丽; 刊名:内燃机与配件 上传者:王素峰

【摘要】辅助给水电动泵是核电站中的主要功能部件,作为蒸汽发生器主给水泵或系统供水发生故障时的备用泵,要求进行轴承必须设计时,在不进行预先润滑的情况下可立即启动运行,本文根据多年实际工作经验,对核电站用辅助给水电动泵用无预润滑轴承的设计要点进行了探讨.

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0引言辅助给水电动泵在核电站中的主要功能是作为蒸汽发生器主给水泵或系统供水发生故障时的备用泵,例如现场电源故障,主给水系统管路或主蒸汽系统管路的破损等。因此,作为故障备用泵,要求其轴承必须设计成在不进行预先润滑的情况下立即可以启动运行。轴承运转前不进行预供油,致使运转初期没有油膜形成,容易导致轴瓦温度升高,严重者将导致轴承烧毁。因此无预润滑轴承设计的关键在于如何在尽可能短的时间内完成整个轴承系统的润滑。1轴承结构介绍辅助给水电动泵用无预润滑轴承无需额外的润滑系统,整个系统的润滑是自发的。泵一旦启动,系统的润滑就可以实现。它由两个单元组成,分别为图1所示的驱动端轴承和图2所示的非驱动端轴承。图1驱动端轴承驱动端轴承为一个单独的径向轴承单元,由一个驱动侧轴承体、一副径向瓦和两侧的油封组成,径向瓦下端开有与进油管道相通的进油孔。非驱动端轴承由轴承体、轴承体下部的油室、推力盘、推力凸缘、径向轴承和双向补偿止推轴承等组成。其中推力凸缘为非驱动端轴承设计的关键,亦是整个润滑系统的关键部件。凸缘的1/3都浸泡在非驱动端轴承下部的油室里,为泵启动提供了一定量的润滑油。该凸缘与推力盘之间被设计成滑动配合,泵一旦启动,它随着推力盘的转动在一定角度内旋转,旋转到一固定位置后不再旋转。依靠推力盘外圆周的摩擦力带动有粘度的油流动而建立起润滑油的油压,进而为整个润滑油系统提供油量。油室和推力凸缘之间有一个切线方向进入泵腔室的通道,同时在进入通道的旁边有一个反切线方向的通道,这种巧妙的设计保证了无论泵的旋转方向是顺时针还是逆时针,润滑油都可以通过该通道给整个润滑油系统供油。通过推力凸缘中心通道出来的润滑油通过三个油路进行润滑,一路进入止推轴承,另外两路分别通过轴承体内部管道和外部管道去润滑泵两端的径向轴承。因止推轴承处热交换功率较大,所以润滑完止推轴承的热油直接由竖管引出被带到外部设置的冷却器进行冷却,冷却后的冷油返回轴承体下部油箱。因径向轴承润滑油量很小,因此润滑完毕后的热油通过相应的管道回到油室与冷油混合在一起参与下一次的油循环,而无需直接去冷却器进行冷图2非驱动端轴承图5推力凸缘结构示意却。至此整个润滑工作完成。非驱动端轴承润滑路径及冷却路径详见图3和图4所示。图3非驱动端轴承润滑路径图4非驱动端轴承冷却路径2轴承关键设计点2.1推力凸缘设计推力凸缘为该轴承的核心部件,其本身的结构设计、与推力盘的间隙、加之泵的转速,管路布置情况等一并影响着整个润滑系统的油量及油压大小。本文所述的推力凸缘周向密封间隙均匀,具有良好的密封性和随动性。能同时满足逆时针和顺时针旋转,但不能满足高频率正反转。其反应速度快,泵油能力强。推力凸缘结构设计见图5示意。本文所提及的辅助给水电动泵转速为2980r/min,泵轴功率为560kW,推力盘与推力凸缘间隙为0.20-0.229mm,推力凸缘流速可达12~15m/s。推力凸缘在一定温度、一定粘度润滑油的情况下,压力与流量间关系如表1。表1润滑油温度最大压力最大流量0.02MPa时的流量404550550.045MPa0.036MPa0.033MPa0.03MPa64l/min63l/min61l/min58l/min57.6l/min56.5l/min54.8l/min53.2l/min注:1.上述数据均是基于润滑油牌号为ISOVG46进行的计算;2.0.02MPa为辅助给水电动泵驱动侧润滑油管路上所监测的实际压力.2.2轴瓦的合理选择及设计轴承系统中油量、油压、载荷及轴承温度等各个参数之间都是相互作用、相互影响的。对任何一个轴承部件来讲,轴瓦的合

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