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小水电站油自冷轴承的降温措施

小水电站油自冷轴承的降温措施 2011年12月02日 来源： 　在我国小水电站中采用卧式机组的电站较多，其轴承的冷却方式不外乎油自冷和水冷两种。由水冷却的轴承，轴承温度相对稳定，而靠油自冷却的轴承，受环境温度的影响较大。当盛夏酷暑期间，厂房环境温度达到40℃时，轻则使轴温升高，加速润滑油的劣化，缩短轴瓦寿命，重则使轴承过热，烧坏轴瓦，因为当环境温度达到40℃，可使轴承温度在正常运行情况下达到70℃左右。按照电站运行规程，凡轴温达到65℃时应发出警告信号，达到70℃时，必须立即停机，否则将由事故继电器执行跳闸。为了保证机组因轴承过热跳闸，多数电站通常采用排风扇、外接油泵循环冷却或被迫减少机组出力等办法来防止轴承温度升高，但仍有烧坏轴瓦的重大事故发生。　　　　1　轴承结构和发热原因　　　　一般采用三支点布置机组，其推力轴承由水冷却，前后导轴承靠油自冷却。导轴承为油环带油式径向轴承。其轴瓦分上下两块，下轴瓦水平安放在轴承座上，轴瓦底部设有轴承测温孔，里边插有一支WTZ-288型温度表；上轴瓦两端各有一个径向缺口，两个甩油环就从径口处伸向外面，同时套着主轴和下轴瓦。轴瓦表面镀有一层巴氏合金，轴承使用30号汽轮机油作为润滑剂，甩油环下半部分则泡在润滑油中。当主轴转动时，两个甩油环就跟着在主轴上滚动，不断将轴承座中的润滑油带到主轴上和润滑冷却轴承的摩擦面，此时摩擦面上的热量基本被润滑油吸收。因甩油环的作用，润滑油中的热量又基本被带至轴承座空气中自行冷却，最后使轴承温度稳定在略高于环境温度之中，其值一般不超过60℃。当环境温度升高后，轴承和润滑油的温度跟着升高，加上机组工作时产生的摩擦热量，使得润滑油的温度更加升高；当油温达到60℃以后，氧化速度加快，冷却效果逐渐减小，继而使摩擦面发热量增加又使润滑油温度升高，如此恶性循环，难以保证不发生过热故障或事故，因此，降低轴承温度的关键就是必须降低润滑油的温度。　　　　2　降温措施和应用效果　　　　(1)冷却方案和原理：　　　　如图1所示为一个轴承降温冷却系统。该系统由进、出水阀，工作阀、试验阀和进、出水管、冷却管、压力表等元件组成。当机组运行时，轴承热量被润滑油吸收，因冷却管直接安泡在润滑油中，故部分热量被冷却管优先吸收和传递，通过流动的冷却水将热量排放到尾水池；另一部分热量则由甩油环的滚动，散发在轴座内的空气中。因这两种作用同时进行，使轴承摩擦面产生的热量基本被吸收排出，达到了冷却轴承的目的。　　　　(2)确定主要参数和选择元件：　　　　①散热面积：散热面积可根据轴承摩擦发热量(即摩擦功率等于油润滑状态下的摩擦系数、轴承载荷和轴颈处的线速度的连乘积)，所选材料的传热系数，油温和水温的温差，可计算出散热面积。经设计计算，得散热面积为0.02m2；因轴座内的空间有限，选紫铜管外径为20mm，并弯成U形，其开口距离70～100mm，要求紫铜管泡在润滑油中的长度不小于0.32m。　　　　②供水量：通过紫铜管传递的热量，被冷却水带走，所需供水量可通过冷却水出口与进口的温差和需带走的热量、水的热容量来进行计算，可算出供水量为6.67×10-3m3/h，因供水量不大，故选冷却水的进、出水管内径为15mm。

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