專利名稱：轉(zhuǎn)子軸軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)子軸承(特別是軸頸型軸承)的緊急后備潤(rùn)滑。其還涉及旋轉(zhuǎn)機(jī)器的自動(dòng)保護(hù)和停機(jī)，具體指發(fā)電領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
帶有轉(zhuǎn)子的機(jī)器，例如發(fā)電機(jī)、蒸汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)以及大型馬達(dá)，通常由于其高載重能力而使用軸頸型主軸承。在軸頸軸承中，轉(zhuǎn)子軸被支撐在油膜上，該油膜在軸頸和軸承內(nèi)表面或巴氏合金軸承襯之間的間隙中。通過(guò)軸頸的旋轉(zhuǎn)來(lái)維持油膜。油循環(huán)通過(guò)軸承并通過(guò)排放管線離開，之后再循環(huán)通過(guò)泵、過(guò)濾器、貯存器和冷卻器。該循環(huán)維持油膜、冷卻軸承并且去除污染物。如果油壓降低，則軸頸落到巴氏合金軸承襯上并且摩擦過(guò)熱，從而導(dǎo)致對(duì)軸、軸承和其他零件的重大損壞?！ぴ诎l(fā)電設(shè)備中，在非制動(dòng)停機(jī)期間轉(zhuǎn)子會(huì)花費(fèi)一小時(shí)來(lái)停轉(zhuǎn)。即使使用制動(dòng)，在喪失軸承潤(rùn)滑的情況下的停轉(zhuǎn)仍會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面涉及在主油系統(tǒng)失效時(shí)將來(lái)自貯存箱的自動(dòng)后備潤(rùn)滑提供給轉(zhuǎn)子軸承。當(dāng)潤(rùn)滑油系統(tǒng)配備有輔助后備時(shí)，本發(fā)明用作潤(rùn)滑油系統(tǒng)的三級(jí)后備。本發(fā)明的另一方面涉及分析多個(gè)傳感器輸入，例如主潤(rùn)滑劑壓力和/或流速、轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)速度以及軸承溫度，以便確定何時(shí)和多少儲(chǔ)備油被供應(yīng)給軸承。本發(fā)明的另一方面涉及在保護(hù)序列期間提供被動(dòng)加壓的貯存油箱而不需要泵送或發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)抽氣。這增加了可靠性并減少了復(fù)雜性。本發(fā)明的另一方面涉及提供比主油更耐火或阻燃的儲(chǔ)備潤(rùn)滑劑。本發(fā)明的又一方面涉及自動(dòng)地制動(dòng)轉(zhuǎn)子以及使得后備潤(rùn)滑劑流速與轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)速率相協(xié)調(diào)，以使備用潤(rùn)滑劑持續(xù)直到轉(zhuǎn)子停止。


現(xiàn)在將參考本發(fā)明的示例性和優(yōu)選實(shí)施例的附圖描述本發(fā)明的上述和其他原理。所述實(shí)施例旨在說(shuō)明但不限制本發(fā)明。附圖包含下述附圖，其中在所有描述和附圖中，同樣的附圖標(biāo)記指代同樣的零件，附圖中
圖I是根據(jù)本發(fā)明各方面用于轉(zhuǎn)子軸承的后備潤(rùn)滑系統(tǒng)的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明各方面的軸承的側(cè)剖視圖。圖3示出了用于保護(hù)序列的啟動(dòng)閾值。圖4示出了用于將主潤(rùn)滑劑管線和后備潤(rùn)滑劑管線連接到軸承的裝配件。
具體實(shí)施例方式圖I示意性示出了根據(jù)本發(fā)明各方面的軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)20。軸頸型軸承21具有在軸承殼24內(nèi)旋轉(zhuǎn)的軸頸22。殼可以具有所謂巴氏合金軸承襯26的內(nèi)襯，且具有釋放部分27，如本領(lǐng)域所公知的。主潤(rùn)滑劑28通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)管線29被供應(yīng)到軸頸和殼之間的間隙內(nèi)的軸承中的出口 30。巴氏合金軸承襯內(nèi)的釋放部分27允許潤(rùn)滑劑在被吸入軸頸和巴氏合金軸承襯之間之前軸向分布于軸頸表面來(lái)支撐軸頸。排放管線34將潤(rùn)滑劑28再循環(huán)到泵、過(guò)濾器、主貯存器以及可能地再循環(huán)到未示出的冷卻器。在主潤(rùn)滑系統(tǒng)28、29、30失效的情況下，后備潤(rùn)滑劑管線31將儲(chǔ)備潤(rùn)滑劑33經(jīng)由軸承內(nèi)的出口 32供應(yīng)給軸承21。后備潤(rùn)滑劑箱36可以具有過(guò)濾器開口 38和被動(dòng)加壓裝置，例如壓縮空氣或氮?dú)?0，或者彈性囊或隔膜，或者活塞和彈簧。“被動(dòng)”意味著在保護(hù)序列中啟動(dòng)后備潤(rùn)滑系統(tǒng)期間，不需要主動(dòng)的原動(dòng)力，例如泵或壓縮機(jī)抽氣?？梢蕴峁怏w輸入閥42來(lái)加壓，其可以類似于輪胎氣門。在后備潤(rùn)滑劑管線31上的一個(gè)或更多個(gè)控制閥43，例如電磁閥，是常閉的。如圖所示，可以提供復(fù)式閥43以作備用，從而確保儲(chǔ)備潤(rùn)滑劑33不會(huì)發(fā)生計(jì)劃外的釋放。 監(jiān)控器/控制器44監(jiān)控并分析多個(gè)參數(shù)，例如主潤(rùn)滑劑入口壓力46、主潤(rùn)滑劑入口流速47、主潤(rùn)滑劑入口溫度48、排放潤(rùn)滑劑溫度和/或流速50、軸承溫度51、軸旋轉(zhuǎn)速度52和/或后備潤(rùn)滑劑箱液位58。傳感器/變換器是已知的那些測(cè)量件，包括熱電偶和電阻溫度探測(cè)器、霍爾效應(yīng)軸旋轉(zhuǎn)傳感器等。本發(fā)明人的美國(guó)專利4，848，926中描述了組合式流體溫度和流速傳感器。監(jiān)控器/控制器44包括邏輯和處理器，該處理器分析輸入?yún)?shù)的組合以便確定是否以及何時(shí)啟動(dòng)后備潤(rùn)滑劑流動(dòng)54。在達(dá)到這個(gè)判定時(shí)，監(jiān)控器/控制器通過(guò)給控制閥43發(fā)信號(hào)56以便打開來(lái)開始保護(hù)序列。也可以給主控制器(未示出)發(fā)信號(hào)57來(lái)使得轉(zhuǎn)子停機(jī)。監(jiān)控器/控制器可以是獨(dú)立的，或者其可以是主控制器的一部分且包括在主控制器內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)軟件模塊和傳感器接口電路。圖2是用于轉(zhuǎn)子軸60的軸頸軸承的側(cè)剖視圖?？梢蕴峁┮粋€(gè)或更多個(gè)主潤(rùn)滑劑入口管線29以及一個(gè)或更多個(gè)主潤(rùn)滑劑出口 30。提供多個(gè)主出口 30和/或后備出口 32改進(jìn)了潤(rùn)滑劑分布，不過(guò)并不是必要的。主出口和后備出口可以繞軸承的軸向中點(diǎn)以諸如30-32-30或30-32-30-32-30或32-30-32的次序?qū)ΨQ設(shè)置。這會(huì)對(duì)稱地分布主潤(rùn)滑劑和后備潤(rùn)滑劑二者。主輸入管線29可以或可以不如圖所示是成對(duì)的。單個(gè)管線29可以如后面所示經(jīng)由裝配件供應(yīng)多個(gè)出口。當(dāng)軸承溫度高于相應(yīng)閾值(例如嚴(yán)重警報(bào)溫度)并且主潤(rùn)滑劑壓力或流速處于正常范圍之外且軸正旋轉(zhuǎn)時(shí)，監(jiān)控器/控制器44可以開始緊急保護(hù)序列。當(dāng)軸承溫度高于閾值且軸承潤(rùn)滑劑排放具有低于閾值的流速并且軸正旋轉(zhuǎn)時(shí)，也可以開始緊急保護(hù)序列。如果主潤(rùn)滑劑入口溫度高于閾值也可以開始保護(hù)序列。圖3示出了上升的軸承溫度62以及當(dāng)軸承溫度超過(guò)損壞閾值65之前的警報(bào)溫度63和嚴(yán)重警報(bào)溫度64時(shí)的啟動(dòng)閾值61。后備潤(rùn)滑劑33可以是本領(lǐng)域已知的耐火油或油脂。一種示例是Dupont Krytox ,這是液體含氟聚合物，類似于液體Teflon 。后備潤(rùn)滑劑可以不同于主潤(rùn)滑劑，并且可以針對(duì)高溫低氧化性能被優(yōu)化。其可以具有阻燃性質(zhì)。耐火和阻燃潤(rùn)滑劑的進(jìn)一步示例描述于美國(guó)專利 4，436，654,6, 326，336 和 6，326，336。圖4示意性示出了示例性裝配件66，其使用軸承內(nèi)的所有油出口作為主出口 30和副出口 32 二者。這能夠改裝現(xiàn)有軸承以便安裝本后備系統(tǒng)。止回閥68阻止在另一管線啟用時(shí)主潤(rùn)滑劑管線29和后備潤(rùn)滑劑管線31內(nèi)的回流。在使用這種裝配件66的情況下，僅需要一個(gè)出口 30/32?？刂破?監(jiān)控器44可以開始對(duì)轉(zhuǎn)子的制動(dòng)。其可以調(diào)節(jié)制動(dòng)速率和/或后備潤(rùn)滑劑流速以使后備潤(rùn)滑持續(xù)直到轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)，并且其可以利用后備潤(rùn)滑劑箱液位信號(hào)58來(lái)作為該邏輯的一部分。已知各種類型的轉(zhuǎn)子制動(dòng)。例如，可以通過(guò)使葉片順槳、使葉片失速、使用機(jī)械盤式或鼓式制動(dòng)器以及/或者經(jīng)由電阻使用發(fā)動(dòng)機(jī)作為制動(dòng)器來(lái)制動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)。在使用旋轉(zhuǎn)軸上的軸承的潤(rùn)滑的背景下公開本發(fā)明，特別是針對(duì)發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)子上的主軸頸軸承。雖然以特定優(yōu)選實(shí)施例及其推薦的可能改型的方式描述了本發(fā)明，不過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)到的其他實(shí)施例和改型也落入本發(fā)明范圍內(nèi)而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，應(yīng)該基于所附權(quán)利要求及其法定等價(jià)物，而不是上述具體實(shí)施例，來(lái)確定本發(fā)明 的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于轉(zhuǎn)子軸的軸承的后備潤(rùn)滑系統(tǒng)，包括 后備潤(rùn)滑劑貯存器，其被動(dòng)地加壓并且獨(dú)立于所述軸承的主潤(rùn)滑系統(tǒng)； 從所述后備潤(rùn)滑劑貯存器到所述軸承的后備潤(rùn)滑劑管線； 在所述后備潤(rùn)滑劑管線上的常閉的控制閥； 控制器，其監(jiān)測(cè)所述軸承的多個(gè)參數(shù)并且當(dāng)所述軸承的溫度超過(guò)相應(yīng)閾值且主潤(rùn)滑劑的流速或壓力處于正常范圍之外且所述軸的旋轉(zhuǎn)速度高于相應(yīng)閾值時(shí)開始緊急保護(hù)序列； 其中所述緊急保護(hù)序列針對(duì)所述轉(zhuǎn)子軸開始停機(jī)過(guò)程，并且打開并調(diào)節(jié)所述控制閥以便與所述轉(zhuǎn)子軸的停轉(zhuǎn)速率成比例地計(jì)量從所述后備潤(rùn)滑劑貯存器到所述軸承的后備潤(rùn)滑劑，使得來(lái)自所述后備潤(rùn)滑劑貯存器的對(duì)所述軸承的潤(rùn)滑持續(xù)直到所述轉(zhuǎn)子軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的后備潤(rùn)滑系統(tǒng)，還包括在所述控制器內(nèi)的邏輯，其協(xié)調(diào)所述轉(zhuǎn)子軸的制動(dòng)以使得對(duì)所述軸承的后備潤(rùn)滑持續(xù)直到所述轉(zhuǎn)子軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的后備潤(rùn)滑系統(tǒng)，其中所述監(jiān)控器/控制器包括邏輯處理器，當(dāng)軸承溫度高于嚴(yán)重警報(bào)閾值并且低于損壞閾值且主潤(rùn)滑劑壓力或流速處于正常范圍之外且所述軸正在旋轉(zhuǎn)時(shí)該邏輯處理器開始所述緊急保護(hù)序列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的后備潤(rùn)滑系統(tǒng)，其中當(dāng)所述軸承溫度高于所述嚴(yán)重警報(bào)閾值且軸承潤(rùn)滑劑排放流速低于相應(yīng)閾值且所述軸正在旋轉(zhuǎn)時(shí)所述邏輯處理器開始所述緊急保護(hù)序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的后備潤(rùn)滑系統(tǒng)，其中當(dāng)所述主潤(rùn)滑劑的溫度高于相應(yīng)閾值且所述軸正在旋轉(zhuǎn)時(shí)所述邏輯處理器開始所述緊急保護(hù)序列。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的后備潤(rùn)滑系統(tǒng)，其中所述后備潤(rùn)滑劑比所述主潤(rùn)滑劑更耐火。
7.一種轉(zhuǎn)子軸軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)，包括主潤(rùn)滑系統(tǒng)，該主潤(rùn)滑系統(tǒng)供應(yīng)主潤(rùn)滑劑通過(guò)管線到達(dá)旋轉(zhuǎn)設(shè)備內(nèi)的轉(zhuǎn)子的軸上的軸承，并且該轉(zhuǎn)子軸軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)的特征在于 后備貯存器，其容納后備潤(rùn)滑劑、被動(dòng)地加壓并且獨(dú)立于所述主潤(rùn)滑系統(tǒng)； 從所述后備貯存器到所述軸承的后備潤(rùn)滑劑管線； 在所述后備潤(rùn)滑劑管線上的常閉的控制閥； 監(jiān)控器/控制器，其監(jiān)測(cè)并分析所述軸承的多個(gè)參數(shù)，并且當(dāng)所述軸承的溫度超過(guò)相應(yīng)閾值且所述主潤(rùn)滑劑的流速或壓力處于正常范圍之外且所述軸的旋轉(zhuǎn)速度超過(guò)相應(yīng)閾值時(shí)開始緊急保護(hù)序列，該緊急保護(hù)序列打開所述控制閥； 其中所述緊急保護(hù)序列還針對(duì)所述旋轉(zhuǎn)設(shè)備開始停機(jī)過(guò)程，并且調(diào)節(jié)所述控制閥以便與所述轉(zhuǎn)子的停轉(zhuǎn)速率成比例地計(jì)量后備潤(rùn)滑劑，使得對(duì)所述軸承的后備潤(rùn)滑持續(xù)直到所述轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)，還包括在所述控制器內(nèi)的邏輯，其協(xié)調(diào)對(duì)所述轉(zhuǎn)子的制動(dòng)以使得對(duì)所述軸承的所述后備潤(rùn)滑持續(xù)直到所述轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)，其中所述監(jiān)控器/控制器包括邏輯處理器，當(dāng)軸承溫度高于嚴(yán)重警報(bào)閾值并且低于損壞閾值且主潤(rùn)滑劑壓力或流速處于正常范圍之外且所述軸正在旋轉(zhuǎn)時(shí)該邏輯處理器開始所述緊急保護(hù)序列。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)，其中當(dāng)所述軸承溫度高于所述嚴(yán)重警報(bào)閾值且軸承潤(rùn)滑劑排放具有低于相應(yīng)閾值的流速且所述軸正在旋轉(zhuǎn)時(shí)所述邏輯處理器開始所述緊急保護(hù)序列。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)，其中當(dāng)所述主潤(rùn)滑劑的溫度高于相應(yīng)閾值且所述軸正在旋轉(zhuǎn)時(shí)所述邏輯處理器開始所述緊急保護(hù)序列。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)，其中所述后備潤(rùn)滑劑比所述主潤(rùn)滑劑更耐火。
13.一種用于轉(zhuǎn)子軸的軸承的后備潤(rùn)滑系統(tǒng)，包括 加壓后備潤(rùn)滑劑貯存器； 從后備貯存器到所述軸承的后備潤(rùn)滑劑管線； 在所述后備潤(rùn)滑劑管線上的常閉的控制閥； 監(jiān)控器/控制器，其監(jiān)測(cè)所述軸承的多個(gè)參數(shù)、分析所述參數(shù)并且在至少下述條件中的任何條件下開始緊急保護(hù)序列 a)當(dāng)所述軸承的溫度超過(guò)第一閾值并且主潤(rùn)滑劑的流速或壓力處于正常范圍之外且所述軸正在旋轉(zhuǎn)時(shí)； b)當(dāng)軸承溫度高于所述第一閾值并且軸承潤(rùn)滑劑排放具有低于第二閾值的流速并且所述軸正在旋轉(zhuǎn)時(shí)；‘ c)當(dāng)所述主潤(rùn)滑劑的溫度高于第三閾值并且所述軸正在旋轉(zhuǎn)時(shí)； 其中所述緊急保護(hù)序列還針對(duì)所述轉(zhuǎn)子軸上的轉(zhuǎn)子開始停機(jī)過(guò)程，并且打開并調(diào)節(jié)所述控制閥以便與所述轉(zhuǎn)子的停轉(zhuǎn)速率成比例地計(jì)量從所述后備潤(rùn)滑劑貯存器到所述軸承的后備潤(rùn)滑劑，使得來(lái)自所述后備潤(rùn)滑劑貯存器的對(duì)所述軸承的潤(rùn)滑持續(xù)直到所述轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的后備潤(rùn)滑系統(tǒng)，還包括在所述控制器內(nèi)的邏輯，其協(xié)調(diào)對(duì)所述轉(zhuǎn)子的制動(dòng)以使得對(duì)所述軸承的后備潤(rùn)滑持續(xù)直到所述轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
一種具有到轉(zhuǎn)子軸承(21)的潤(rùn)滑劑管線(31)的加壓后備潤(rùn)滑劑貯存器(36)。在所述后備潤(rùn)滑劑管線上的控制閥(43)是常閉的。監(jiān)控器/控制器(44)監(jiān)測(cè)所述軸承的多個(gè)參數(shù)并且在條件組合下開始緊急保護(hù)序列，所述條件包括當(dāng)所述軸承的溫度超過(guò)閾值并且主潤(rùn)滑劑的流速或壓力處于正常范圍之外且所述轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)時(shí)。所述緊急保護(hù)序列針對(duì)所述轉(zhuǎn)子開始停機(jī)過(guò)程，并且打開和調(diào)節(jié)所述控制閥以便與所述轉(zhuǎn)子的停轉(zhuǎn)速率成比例地計(jì)量從所述后備貯存器到所述軸承的后備潤(rùn)滑劑(33)，使得來(lái)自所述后備潤(rùn)滑劑貯存器的對(duì)所述軸承的潤(rùn)滑持續(xù)直到所述轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)。保護(hù)序列還可以包括使對(duì)所述轉(zhuǎn)子的制動(dòng)與后備潤(rùn)滑劑流動(dòng)相協(xié)調(diào)。
文檔編號(hào)G01M13/04GK102918285SQ201180028884
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者M.A.詹金斯 申請(qǐng)人:西門子公司