[實用新型]適用于核主泵的一種油潤滑推力軸承

有效

• 申請號: 201922165068.6
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN211371054U
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 李洋;蔡龍;索文旭;王偉光;付嵩;徐堅;楊曉峰;馮曉剛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱電氣動力裝備有限公司
• 主分類號: F16C35/02
• 分類號: F16C35/02;F16C33/10;F16C37/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及適用于核主泵的一種油潤滑推力軸承。雙向推力盤1安裝在軸14上，上推力復合軸瓦2在雙向推力盤1上側，起到將軸向推力傳遞至上推力復合軸瓦2，下推力復合軸瓦3在雙向推力盤1下側，當軸向推力由向上轉為向下時，起到將軸向推力傳遞至下推力復合軸瓦3。本實用新型提高了軸封式核主泵運行與維護的可靠性，有助于簡化輔助系統，全廠斷電停機后，可再次啟動機組穩定運行，可用于三代核電等。

技術領域

本實用新型涉及一種適用于核主泵的油潤滑推力軸承。

背景技術

改進型三代壓水堆核電站采用軸封式核主泵，泵組軸系重量、一回路系統壓力和葉輪水推力均由油潤滑的推力軸承承載；推力軸承采用巴氏合金推力瓦和碳鋼推力盤作為摩擦副。核主泵(軸封式)在全廠斷電工況(SBO)進行惰轉停機試驗時，由于主推力瓦高壓油頂起油泵失電，無法給主推力瓦頂起進行強制供油，因此在低速階段易發生損傷。另外，核主泵在一回路系統壓力較低工況下啟動時，由于副推力瓦受力，因此在無頂油工況下，副推力瓦也同樣容易出現損傷現象。上述兩種特殊工況下，雖然沒有引發卡轉子等安全事故，但是軸瓦損傷引起拆檢、修復等對經濟性運行有較大影響，因此解決抑制損傷發生是必要的。

核主泵(軸封式)推力軸承為油潤滑，推力瓦瓦面材料為巴氏合金，推力盤一般為中碳鋼，如45號鋼。推力軸承潤滑主要分為流體動壓潤滑、不連續流體動壓潤滑、邊界潤滑、干摩擦四個階段。惰轉停機工況下的主推力瓦和系統壓力低時啟動工況下的副推力瓦均經歷這四個潤滑階段，順序如下：

(1)主推力瓦(無頂油停機)：流體動壓潤滑、不連續流體動壓潤滑、邊界潤滑和干摩擦。

(2)副推力瓦(回路低壓啟動)：干摩擦、邊界潤滑、不連續流體動壓潤滑和流體動壓潤滑。

流體動壓潤滑階段的油膜較厚，可以有效隔離摩擦副接觸。不連續流體動壓潤滑階段的油膜較薄，不能完全隔離摩擦接觸。邊界潤滑階段已經難以形成動壓油膜，摩擦副的接觸區域大幅增加。干摩擦階段，幾乎沒有有效油膜。經分析，損傷主要發生在油膜不足以隔離摩擦副的接觸階段，即不連續流體動壓潤滑、邊界潤滑和干摩擦三個階段。核主泵(軸封式)推力軸瓦，在以上三個階段涉及損傷的可能原因如下：

(1)不連續流體動壓潤滑：油溫偏高，中低轉速油膜厚度較低，摩擦副過早進入部分接觸狀態。

(2)邊界潤滑：巴氏合金在少油環境下摩擦系數較高，使得核主泵的惰轉曲線大幅度下移。

(3)干摩擦：巴氏合金比損傷率較大不適合干摩擦運行，長期惰轉易引發推力瓦損傷。

傳統抑制惰轉停機時巴氏合金推力瓦損傷有三種方法，第一種，在停機前，先投入高壓油頂起裝置，以確保在惰轉停機過程中的靜壓潤滑油膜厚度均大于最小油膜，確保不燒軸瓦；第二種，在停機前使用電磁鐵將軸提起，使得摩擦副之間的間隙大于最小油膜，確保惰轉停機過程中不燒軸瓦；第三種，使用備用電源，在全廠斷電發生后的 15秒至20秒內將電池組直流電逆變為交流電加載頂油泵電機上，在轉速不低于600r/min時投入高壓油頂起系統，確保低轉速油膜不連續時不燒軸瓦。第一種方法，需要電源持續供應，以確保高壓油頂起油泵持續工作，當遇到全廠斷電工況，高壓油頂起系統將無法及時投入。第二種方法，同樣需要電源持續供應，當遇到全廠斷電工況時，電磁鐵線圈將無法產生感應磁場，因此也無法產生吸力，進而導致惰轉停機過程中低轉速區間油膜厚度小于最小油膜，進而產生燒瓦現象。第三種方法，一旦因機組惰轉時間差異和備用電源系統逆變失效，無法及時投入交流電，高壓油頂起將不能及時投入，巴氏合金推力瓦將在低速區間因油膜不連續而燒瓦。

因此，需要研制一種新的復合軸承結構，這種軸承結構，在偶有全廠斷電的無頂油工況下，當推力軸承油膜不連續時，能夠減少發生燒瓦的現象，相比巴氏合金結構有所改善。尤其，在低轉速冷油循環量降低和無頂油下軸承不損傷或減少損傷。

發明內容