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小水电属绿色发电项目是未来电力生产的发展方向之一。然而中、小型卧轴水轮发电机组自循环液体动压滑动轴承研究几乎停滞不前。随着载荷与转速的要求提高,小型卧式水轮发电机组自循环液体动压滑动轴承的应用,出现瓦温不稳定、过高甚至烧瓦情况,为解决工程实际难题,轴承应用走向外部进油的滑动动压轴承。但外部供油系统却给电站增加了成本、安全等问题。由于水轮发电设备具有研究力量的大型企业均在求大、求强,小型企业又难有研究轴承的力量。这个针对中、小型卧式水轮发电机组自循环液体动压滑动轴承研究薄弱现状,非常值得大家深思。特别随着计算流体动力学(CFD)发展应用,鲜有人采用有限体积法对卧轴自循环液体动压轴承进行研究。
本文通过对卧轴水轮发电机组自循环液体动压滑动轴承进行结构介绍,采用传统经验公式法与计算流体动力学(CFD)方法对卧轴自循环液体动压轴承工程应用中的困难结点进行对照分析。主要工作如下:
(1)分析卧式水轮发电机组自循环液体动压轴承结构现状,并用传统经验公式法对工程实践存在的轴承失效问题进行分析,发现传统经验公式法已难以对错综复杂的该类轴承问题作出解释;
(2)通过UGNX对卧式双喷培尔顿水轮发电机组轴承某一工况的建模、网格划分、边界设置、加载及解算,最终获得油膜温度场、油膜压力场。得出温度分布与压力分布存在着相异关系,即压力高的区域就是温度低的区域,压力低的区域就是温度高的区域;
(3)通过UGNX对卧式双喷培尔顿水轮发电机组前、后轴承的系列工况的温度场与油膜的参数进行分析。发现不同的油膜参数,形成不同的油温规律。发现后轴承轴瓦受力a2最优角为小于35°;
(4)通过UGNX对卧式高转速水轮发电机组自循环径向推力轴承的瞬态油膜进行了模拟,发现10秒内均可达到最高瞬态油膜温度,发现与实际运行情况不吻合;
(5)通过UGNX对卧式高转速水轮发电机组自循环径向推力轴承的油路分配进行分析,发现了自循环径向推力轴承中的径向进油量与推力进油量不能同速增加的规律,这为解决工程问题提出方向。