[實用新型]水輪發電機組轉動部分混合磁浮承重裝置

無效

• 申請號: 200820185710.6
• 申請日: 2008-09-08
• 公開（公告）號: CN201255072Y
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發明（設計）人: 馬宏忠;鞠平;王斌;韓敬東
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: F03B11/06
• 分類號: F03B11/06;F16C32/04
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司
• 代理人: 沈根水

技術領域

本實用新型涉及的是一種水輪發電機組轉動部分混合磁浮承重裝置。它是基于永磁與電勵磁混合磁浮技術的立式水輪發電機組轉子系統承重的關鍵技術，屬于電氣控制工程技術領域。

背景技術

早在公元前100年前后，中國就出現了水輪機的雛形——水輪，用于提灌和驅動糧食加工器械。現代水輪機則大多數安裝在水電站內，用來驅動發電機發電。經過多年的發展，已經形成了比較成熟的水力發電技術，水電在人民日常生活和工業生產中發揮了不可缺少的作用。目前大中型水力發電機組基本上采用立軸結構，立式水輪發電機組轉子系統的主要重量是通過主軸傳遞給座環，然后傳遞給承力墩的方式，也就是說水輪機的轉輪和發電機轉子通過主軸連接在一起。由于水輪機組的轉子系統重量很大，在其工作過程中必然會對它的承重設施有著很高的要求，傳統的承重方式主要是采用推力軸承。推力軸承承受整個機組轉動部分的重量以及水輪機軸向的水推力。存在摩擦和機械牢固性老化等的問題(例如，推力軸承實際瓦面在油膜壓力和油膜溫度聯合作用下會發生變形，瓦面的變形會影響油膜厚度分布，瓦面變形越大，油膜中的峰值壓力與平均比壓之比越大，而最小油膜厚度會變小。對于重載大型推力軸承，瓦面和鏡板面的綜合變形可能會超過最小油膜厚度的量級，軸承就可能發生磨損和燒瓦)。特別是長期重負狀態下的摩擦引起的機械磨損和發熱問題非常突出。為此，大型水輪發電機組承重系統中對承重軸承有非常嚴格的要求。因而使其生產成本與運行維護成本上升。而磁浮支承可以無接觸、無摩擦，很好地解決了傳統承重的不足。

發明內容

本實用新型根據水輪發電機組轉動部分承重系統的特點，并結合永磁與電勵磁技術的特性，提出了水輪發電機組轉動部分混合磁浮承重系統。旨在克服水輪發電機組轉動部分承重系統存在的上述問題。采用永磁磁浮技術與電勵磁磁浮技術共同對水輪發電機組轉動部分產生向上的浮力，以減小轉動部分施加在軸承上的重力。

本實用新型的技術解決方案：其特征是在水輪發電機組的發電機與水輪機之間的主軸上設置永磁磁浮裝置和電勵磁磁浮裝置，所述電勵磁磁浮部分包括電磁鐵鐵芯、電磁鐵勵磁繞組和銜鐵，其中銜鐵與主軸固定連接，與主軸一起旋轉，電磁鐵鐵芯與靜止的土工建筑或固定支架固定連接，勵磁繞組放置在電磁鐵芯的空腔內；所述永磁磁浮部分包括動永磁體和靜永磁體，其中動永磁體與主軸固定連接，與主軸一起旋轉，靜永磁體與靜止的土工建筑或另一個固定支架固定連接。

本實用新型的優點：根據水輪發電機組的特點，系統初步設計為兩部分施加懸浮力的方式。即：一方面，采用永磁磁浮的方式。將一塊有著適當面積(根據水輪發電機轉子系統所需浮起的重量由下面所給計算模型計算)、厚度和磁性的永磁體固定于主軸適當位置(如主軸下半部分某位置，由實際空間允許決定)，并在水輪發電機轉輪與該永磁體之間建造一層土工建筑物(或其它支撐物)，其上置另一塊相同面積的永磁體(如附圖1下半部分)，并使這兩塊永磁體相斥，那么因為土工建筑物將力傳遞給土建設施，永磁磁浮部分在主軸的軸向對主軸施加一向上的推力；另一方面，在主軸另一適當位置(如主軸上半部分某位置)，裝設電勵磁磁浮裝置，即在主軸上固定一塊有著合理面積和厚度的鐵塊，鐵塊的上方安裝固定的電磁鐵，(如附圖1上半部分)，電磁鐵通電之后，對其下的銜鐵產生吸引力，該吸引力施加于主軸上，對整個水輪發電機組的轉動部分產生一個向上的拉力。通過這兩個方式不同的裝置產生的懸浮力以承擔水輪發電機組轉動部分的重量。

考慮水輪發電機組運行的穩定性，本系統并不使轉子系統真正全部浮起來，而是分擔轉子系統的大部分重量，這樣既減小施加在推力軸承上的重力，從而減小摩擦，又保持發電機組轉動部分的穩定性。

當前電磁理論的發展及新型永磁材料(如稀土永磁材料)的成熟應用，為本發明專利的實現提供了可能。

附圖說明：

附圖1是本實用新型總體結構剖面示意圖.

附圖2是永磁磁浮部分示意圖.

附圖3是電勵磁磁浮部分示意圖.

附圖4是電磁磁浮力與勵磁繞組匝數、勵磁電流之間的實例分析關系示意圖。

圖中的1是水輪發電機轉子系統的主軸、2是電磁鐵鐵芯、3是電磁鐵勵磁繞組、4是銜鐵、5是動永磁體、6是靜永磁體、7是靜止的土工建筑或固定支架、8是另一靜止的土工建筑或固定支架。

具體實施方式