[发明专利]一种立式泵组电机轴承的受力分析及选择安装的方法

说明书

本发明公开了一种立式泵组电机轴承的受力分析及选择安装的方法，以解决复杂环境下立式泵组电机轴承温升快、温度高、易烧毁等问题。本发明的立式泵组包括电机轴及两端的轴承，轴承包括非轴伸端轴承与轴伸端轴承，方法包括：步骤一，对立式泵组的安装环境进行确认；步骤二，电机轴承的受力分析，由外界作用到轴上的径向力Fr可计算出所述1、2号轴承上的径向载荷Fr1和Fr2,当Fr的作用点固定时，径向载荷Fr1、Fr2即确定，Fr1、Fr2派生的轴向力Fd1、Fd2与外加的轴向载荷Fa位于铅垂线上，若要达到轴向平衡，需满足Fa+Fd2＝Fd1；步骤三，电机轴承选用及安装，实际运行中，根据受力分析，在非轴伸端安装角接触式深沟球轴承，在轴伸端安装深沟球轴承。本发明能够有效降低复杂运行环境下立式泵组轴承故障率。

技术领域

本发明涉及一种立式泵组电机轴承的受力分析及选择安装的方法，属于水力发电及立式泵组技术领域。

背景技术

随着世界范围内水力资源的开发殆尽，低水头的灯泡贯流式机组逐渐成为新开发方向，且灯泡贯流式机组由于节约土建成本，投资成本低，有较宽效率区，越来越受到青睐。

但是，由该机型紧凑布局的特点，一些辅助设备在安装位置选择上变得困难，若单独设立安装基础，不然增加土建和机电安装工程量，为降低建设成本，将本组安装于发电机封水盖板是一个较好的选择，例如：某二级水电站灯泡贯流式水轮发电机组发电机二次循环水泵采用立式单级泵，直接安装于发电机封水盖板上，但由于受封水盖板水力振动、发电机电磁振动及水泵、管路水力振动等因素影响，经常发生水泵电机轴伸端轴承发热烧毁故障，给机组安全运行带来了隐患，究其原因，主要是缺乏在复杂环境下轴承的合理的选用及安装方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过采用角接触轴承+减震器(垫)的安装方法，解决复杂环境下立式泵组电机轴承温升快、温度高、易烧毁等问题，能够有效降低发电机二次循环水泵的故障率。

本发明的整体思路是：

立式泵组电机轴承轴向载荷较大，故先对其进行受力分析。所述电机转子的重心点上作用着重力、转子不平衡量产生的离心力和定转子轴线偏移时出现的单边磁拉力，电机转轴叶轮端不仅作用着电机转子自重和水泵叶轮自重，还承受水的作用力与反作用力。由此可知，立式电机轴伸端轴承承受载荷较大，加之安装位置在封水盖板，水轮发电机组运行时，泵组也同步运行，电机本身所受的力与封水盖板基础振动、管路水力振动等因素叠加，加剧电机轴伸端轴承容易故障或烧毁。

根据力的径向平衡条件，由电机电磁力矩作用到轴上的径向力Fr可计算出1、2号轴承(非轴伸端与轴伸端)上的径向载荷Fr1和Fr2,当Fr的作用点固定时，径向载荷Fr1、Fr2即确定，Fr1、Fr2派生的轴向力Fd1、Fd2与外加的轴向载荷Fa位于铅垂线上。若要达到轴向平衡，那就需要Fa+Fd2＝Fd1。

(1)当Fd1与Fd2不满足Fa+Fd2＝Fd1时，则有：Fa+Fd2＞Fd11,轴有向下窜动趋势，1号轴承被压紧，2号轴承被放松；但实际运行中轴承座必然要通过轴承元件施加一个附加的轴向力阻止轴的窜动，所以1号轴承所受总轴向力Fa1＝Fa+Fd2,而2号轴承只承受本身派生的轴向力Fd2,即Fa2＝Fd2。

(2)当Fa+Fd2＜Fd11时，1号轴承被放松，本身只承受派生的轴向力Fd11,即Fa1＝Fd1,2号轴承所受的总轴向力Fa2＝Fd1-Fa，即轴向载荷Fa垂直向下，采用角接触球轴承派生的轴向力Fd1、Fd2同时保持垂直向上，可以有效抵消一部分轴向载荷Fa(水泵叶轮载荷)。实际运行中，泵组电机的轴向载荷垂直向下，若安装两个角接触轴承，则大部分载荷主要被轴伸端轴承所承受，另一端轴承被放松，由于是角接触，钢珠被放松，即处于松散状态，容易发生润滑不良，发热严重，噪音偏高。所以对于立式泵组，角接触轴承不宜成对使用，应在轴伸端安装深沟球轴承，在非轴伸端安装角接触轴承，同时保证轴伸端的深沟轴承安装的游离间隙，用于补偿水泵管路内水力和叶轮综合作用的不平衡力矩。