[发明专利]水电机组复合材料智能推力轴承

说明书

本发明公开了一种水电机组复合材料智能推力轴承，该轴承通过在单个扇形推力瓦上镶嵌磨损传感元件、摩擦传感元件、油膜温度传感元件和油膜厚度传感元件，实现在线监测推力轴承运行时，流体润滑、边界润滑的摩擦、磨损和油膜温度、厚度实时变化的状态分析；并且与机组现有运行信息如：轴瓦工作压力、转速、瓦体温度、油温、冷却水温度、油质变化、机组震动等各种相关信息互联互通，实现大数据传输、储存、个性化分析与诊断；解决电站难点、痛点的隐性需求，对机组安全运行与健康维护体现在，个性化界定机组安全运行标准，时实预测机组运行健康状态分析与诊断，为电站运行降成本增效益。

技术领域

本发明涉及轴承领域，更具体涉及水电机组复合材料智能推力轴承。

背景技术

弹性金属塑料推力轴瓦是近二十年来，一种新型塑料金属复合材料轴瓦，其产品具有诸多优异突出性能，替代传统的巴氏合金轴瓦在水力发电设备、磨机齿轮箱、冶金设备等行业得到广泛的应用。虽然产品具有诸多的先进技术性能，但产品工作时的运行状态监测技术还比较落后，特别是采用科学的监测技术进行在线动态监测轴瓦运行的健康状态、预警和预防性维护等大数据智能分析，目前尚处于空白状况。

弹性金属塑料推力轴瓦的磨损情况检测，现有技术将轴瓦出油边的外端、内端、中部的摩擦面上，加工3个环形沟槽，每组设不同深度的4道沟槽，沟槽深度分别为0.05mm、0.10mm、0.15mm、0.2mm，在静态下依靠目测观察检验磨损情况。如：弹性金属塑料推力轴瓦用于水电机组，对其磨损情况检验，一般需待1～4年进行小修或大修时，才能进行磨损检验和寿命终了的判断，如果轴瓦在停机检修之前已发生严重磨损，在未知情的状况下继续运行，易导致轴瓦事故，影响机组的安全运行。如果采取非正常停机检验，电站将造成停机欠发电的经济损失，特别是大型或巨型水电机组的非正常停机造成的经济损失是巨大的。

弹性金属塑料轴瓦由于受到诸多因素影响，部分轴瓦运行时有偏载(偏磨)状况，此状况若不能得到及时纠偏，将大幅度降低轴瓦运行的安全裕度。目前，对轴瓦运行是否存在偏载状况，只能待停机后靠目测观察外端和内端磨痕分布或环形槽磨损情况进行判断。

弹性金属塑料轴瓦在多年使用中，时有个别轴瓦瓦面发生严重磨损或烧瓦事故，一般原因是由于轴瓦运行温度超过允许值，润滑油温度升高，使润滑油的粘度降低，导致压力油膜减薄，当油膜厚度低于最小安全油膜厚度甚至油膜破坏时，轴瓦与摩擦偶件(镜板)发生直接接触，导致轴瓦磨损或损坏。所以，轴瓦运行时进行在线动态监测油膜温度和油膜厚度，对保证轴瓦的安全运行非常重要。现有技术，塑料瓦制造行业和使用单位，普遍采用测量巴氏合金轴瓦的常规方法监测塑料瓦基体温度。由于弹性金属塑料轴瓦表面塑料层导热性能较差，有一定的阻热性，它的阻热性可有效减少瓦基体的热变形，对推力轴承使用性能来说这是一大优点。但同时也存在缺点，阻热性导致轴瓦运行时瓦面温度与瓦体温度梯度比较大，现有技术所监测到的塑料瓦报警或停机温度与工作面实际温度有严重滞后现象，一旦工作面温度达到或超过预设许用值时，不能及时采取措施，易导致轴瓦事故发生。在现有技术中，除了监测轴瓦基体温度外，对油膜厚度没有实施监测技术。

边界润滑条件下油膜厚度变薄，油膜温度升高，磨损增加，一般传统材料摩擦性能低且不耐磨的产品，如：巴氏合金轴瓦等，在边界润滑条件下无法正常工作。低摩擦、高耐磨复合材料的岀现，实现了从流体润滑到边界润滑的统一，如：改性聚四氟乙稀弹性金属塑料堆力轴瓦取消高压油顶起的应用和水润滑应用等。实验表明低摩擦、高耐磨具有自润滑性能的新材料轴承，在边界润滑条件下具有一定可靠的特殊使用性能，仅靠现有测量技术难以充分发挥低摩擦、高耐磨、高性能新材料的潜在边界润滑特性。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出一种结构简单的在线动态智能信息采集推力轴承。该轴承产品实现在线监测轴瓦运行时，流体润滑与边界润滑的摩擦、磨损条件变化状况，并对轴瓦长期运行的信息进行采集和传输，实现大数据分析。

本发明采集项目包括：

(1)轴瓦在流体动压润滑的磨损数据采集；