專利名稱：轉子軸軸承潤滑系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及轉子軸承(特別是軸頸型軸承)的緊急后備潤滑。其還涉及旋轉機器的自動保護和停機，具體指發電領域。
背景技術：
帶有轉子的機器，例如發電機、蒸汽輪機和燃氣輪機以及大型馬達，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，轉子軸被支撐在油膜上，該油膜在軸頸和軸承內表面或巴氏合金軸承襯之間的間隙中。通過軸頸的旋轉來維持油膜。油循環通過軸承并通過排放管線離開，之后再循環通過泵、過濾器、貯存器和冷卻器。該循環維持油膜、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熱，從而導致對軸、軸承和其他零件的重大損壞。·在發電設備中，在非制動停機期間轉子會花費一小時來停轉。即使使用制動，在喪失軸承潤滑的情況下的停轉仍會導致嚴重損壞。
發明內容
本發明的一方面涉及在主油系統失效時將來自貯存箱的自動后備潤滑提供給轉子軸承。當潤滑油系統配備有輔助后備時，本發明用作潤滑油系統的三級后備。本發明的另一方面涉及分析多個傳感器輸入，例如主潤滑劑壓力和/或流速、轉子軸旋轉速度以及軸承溫度，以便確定何時和多少儲備油被供應給軸承。本發明的另一方面涉及在保護序列期間提供被動加壓的貯存油箱而不需要泵送或發動機壓縮機抽氣。這增加了可靠性并減少了復雜性。本發明的另一方面涉及提供比主油更耐火或阻燃的儲備潤滑劑。本發明的又一方面涉及自動地制動轉子以及使得后備潤滑劑流速與轉子停轉速率相協調，以使備用潤滑劑持續直到轉子停止。
現在將參考本發明的示例性和優選實施例的附圖描述本發明的上述和其他原理。所述實施例旨在說明但不限制本發明。附圖包含下述附圖，其中在所有描述和附圖中，同樣的附圖標記指代同樣的零件，附圖中
圖I是根據本發明各方面用于轉子軸承的后備潤滑系統的示意圖。圖2是根據本發明各方面的軸承的側剖視圖。圖3示出了用于保護序列的啟動閾值。圖4示出了用于將主潤滑劑管線和后備潤滑劑管線連接到軸承的裝配件。
具體實施例方式圖I示意性示出了根據本發明各方面的軸承潤滑系統20。軸頸型軸承21具有在軸承殼24內旋轉的軸頸22。殼可以具有所謂巴氏合金軸承襯26的內襯，且具有釋放部分27，如本領域所公知的。主潤滑劑28通過一個或更多個管線29被供應到軸頸和殼之間的間隙內的軸承中的出口 30。巴氏合金軸承襯內的釋放部分27允許潤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支撐軸頸。排放管線34將潤滑劑28再循環到泵、過濾器、主貯存器以及可能地再循環到未示出的冷卻器。在主潤滑系統28、29、30失效的情況下，后備潤滑劑管線31將儲備潤滑劑33經由軸承內的出口 32供應給軸承21。后備潤滑劑箱36可以具有過濾器開口 38和被動加壓裝置，例如壓縮空氣或氮氣40，或者彈性囊或隔膜，或者活塞和彈簧。“被動”意味著在保護序列中啟動后備潤滑系統期間，不需要主動的原動力，例如泵或壓縮機抽氣。可以提供氣體輸入閥42來加壓，其可以類似于輪胎氣門。在后備潤滑劑管線31上的一個或更多個控制閥43，例如電磁閥，是常閉的。如圖所示，可以提供復式閥43以作備用，從而確保儲備潤滑劑33不會發生計劃外的釋放。 監控器/控制器44監控并分析多個參數，例如主潤滑劑入口壓力46、主潤滑劑入口流速47、主潤滑劑入口溫度48、排放潤滑劑溫度和/或流速50、軸承溫度51、軸旋轉速度52和/或后備潤滑劑箱液位58。傳感器/變換器是已知的那些測量件，包括熱電偶和電阻溫度探測器、霍爾效應軸旋轉傳感器等。本發明人的美國專利4，848，926中描述了組合式流體溫度和流速傳感器。監控器/控制器44包括邏輯和處理器，該處理器分析輸入參數的組合以便確定是否以及何時啟動后備潤滑劑流動54。在達到這個判定時，監控器/控制器通過給控制閥43發信號56以便打開來開始保護序列。也可以給主控制器(未示出)發信號57來使得轉子停機。監控器/控制器可以是獨立的，或者其可以是主控制器的一部分且包括在主控制器內的一個或更多個軟件模塊和傳感器接口電路。圖2是用于轉子軸60的軸頸軸承的側剖視圖。可以提供一個或更多個主潤滑劑入口管線29以及一個或更多個主潤滑劑出口 30。提供多個主出口 30和/或后備出口 32改進了潤滑劑分布，不過并不是必要的。主出口和后備出口可以繞軸承的軸向中點以諸如30-32-30或30-32-30-32-30或32-30-32的次序對稱設置。這會對稱地分布主潤滑劑和后備潤滑劑二者。主輸入管線29可以或可以不如圖所示是成對的。單個管線29可以如后面所示經由裝配件供應多個出口。當軸承溫度高于相應閾值(例如嚴重警報溫度)并且主潤滑劑壓力或流速處于正常范圍之外且軸正旋轉時，監控器/控制器44可以開始緊急保護序列。當軸承溫度高于閾值且軸承潤滑劑排放具有低于閾值的流速并且軸正旋轉時，也可以開始緊急保護序列。如果主潤滑劑入口溫度高于閾值也可以開始保護序列。圖3示出了上升的軸承溫度62以及當軸承溫度超過損壞閾值65之前的警報溫度63和嚴重警報溫度64時的啟動閾值61。后備潤滑劑33可以是本領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 。后備潤滑劑可以不同于主潤滑劑，并且可以針對高溫低氧化性能被優化。其可以具有阻燃性質。耐火和阻燃潤滑劑的進一步示例描述于美國專利 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。這能夠改裝現有軸承以便安裝本后備系統。止回閥68阻止在另一管線啟用時主潤滑劑管線29和后備潤滑劑管線31內的回流。在使用這種裝配件66的情況下，僅需要一個出口 30/32。控制器/監控器44可以開始對轉子的制動。其可以調節制動速率和/或后備潤滑劑流速以使后備潤滑持續直到轉子停止轉動，并且其可以利用后備潤滑劑箱液位信號58來作為該邏輯的一部分。已知各種類型的轉子制動。例如，可以通過使葉片順槳、使葉片失速、使用機械盤式或鼓式制動器以及/或者經由電阻使用發動機作為制動器來制動風力渦輪機。在使用旋轉軸上的軸承的潤滑的背景下公開本發明，特別是針對發電設備的轉子上的主軸頸軸承。雖然以特定優選實施例及其推薦的可能改型的方式描述了本發明，不過本領域技術人員顯而易見到的其他實施例和改型也落入本發明范圍內而不背離本發明的精神和范圍。因此，應該基于所附權利要求及其法定等價物，而不是上述具體實施例，來確定本發明 的范圍。
權利要求
1.一種用于轉子軸的軸承的后備潤滑系統，包括 后備潤滑劑貯存器，其被動地加壓并且獨立于所述軸承的主潤滑系統； 從所述后備潤滑劑貯存器到所述軸承的后備潤滑劑管線； 在所述后備潤滑劑管線上的常閉的控制閥； 控制器，其監測所述軸承的多個參數并且當所述軸承的溫度超過相應閾值且主潤滑劑的流速或壓力處于正常范圍之外且所述軸的旋轉速度高于相應閾值時開始緊急保護序列； 其中所述緊急保護序列針對所述轉子軸開始停機過程，并且打開并調節所述控制閥以便與所述轉子軸的停轉速率成比例地計量從所述后備潤滑劑貯存器到所述軸承的后備潤滑劑，使得來自所述后備潤滑劑貯存器的對所述軸承的潤滑持續直到所述轉子軸停止轉動。
2.根據權利要求I所述的后備潤滑系統，還包括在所述控制器內的邏輯，其協調所述轉子軸的制動以使得對所述軸承的后備潤滑持續直到所述轉子軸停止轉動。
3.根據權利要求I所述的后備潤滑系統，其中所述監控器/控制器包括邏輯處理器，當軸承溫度高于嚴重警報閾值并且低于損壞閾值且主潤滑劑壓力或流速處于正常范圍之外且所述軸正在旋轉時該邏輯處理器開始所述緊急保護序列。
4.根據權利要求3所述的后備潤滑系統，其中當所述軸承溫度高于所述嚴重警報閾值且軸承潤滑劑排放流速低于相應閾值且所述軸正在旋轉時所述邏輯處理器開始所述緊急保護序列。
5.根據權利要求4所述的后備潤滑系統，其中當所述主潤滑劑的溫度高于相應閾值且所述軸正在旋轉時所述邏輯處理器開始所述緊急保護序列。
6.根據權利要求I所述的后備潤滑系統，其中所述后備潤滑劑比所述主潤滑劑更耐火。
7.一種轉子軸軸承潤滑系統，包括主潤滑系統，該主潤滑系統供應主潤滑劑通過管線到達旋轉設備內的轉子的軸上的軸承，并且該轉子軸軸承潤滑系統的特征在于 后備貯存器，其容納后備潤滑劑、被動地加壓并且獨立于所述主潤滑系統； 從所述后備貯存器到所述軸承的后備潤滑劑管線； 在所述后備潤滑劑管線上的常閉的控制閥； 監控器/控制器，其監測并分析所述軸承的多個參數，并且當所述軸承的溫度超過相應閾值且所述主潤滑劑的流速或壓力處于正常范圍之外且所述軸的旋轉速度超過相應閾值時開始緊急保護序列，該緊急保護序列打開所述控制閥； 其中所述緊急保護序列還針對所述旋轉設備開始停機過程，并且調節所述控制閥以便與所述轉子的停轉速率成比例地計量后備潤滑劑，使得對所述軸承的后備潤滑持續直到所述轉子停止轉動。
8.根據權利要求7所述的軸承潤滑系統，還包括在所述控制器內的邏輯，其協調對所述轉子的制動以使得對所述軸承的所述后備潤滑持續直到所述轉子停止轉動。
9.根據權利要求7所述的軸承潤滑系統，其中所述監控器/控制器包括邏輯處理器，當軸承溫度高于嚴重警報閾值并且低于損壞閾值且主潤滑劑壓力或流速處于正常范圍之外且所述軸正在旋轉時該邏輯處理器開始所述緊急保護序列。
10.根據權利要求9所述的軸承潤滑系統，其中當所述軸承溫度高于所述嚴重警報閾值且軸承潤滑劑排放具有低于相應閾值的流速且所述軸正在旋轉時所述邏輯處理器開始所述緊急保護序列。
11.根據權利要求10所述的軸承潤滑系統，其中當所述主潤滑劑的溫度高于相應閾值且所述軸正在旋轉時所述邏輯處理器開始所述緊急保護序列。
12.根據權利要求7所述的軸承潤滑系統，其中所述后備潤滑劑比所述主潤滑劑更耐火。
13.一種用于轉子軸的軸承的后備潤滑系統，包括 加壓后備潤滑劑貯存器； 從后備貯存器到所述軸承的后備潤滑劑管線； 在所述后備潤滑劑管線上的常閉的控制閥； 監控器/控制器，其監測所述軸承的多個參數、分析所述參數并且在至少下述條件中的任何條件下開始緊急保護序列 a)當所述軸承的溫度超過第一閾值并且主潤滑劑的流速或壓力處于正常范圍之外且所述軸正在旋轉時； b)當軸承溫度高于所述第一閾值并且軸承潤滑劑排放具有低于第二閾值的流速并且所述軸正在旋轉時；‘ c)當所述主潤滑劑的溫度高于第三閾值并且所述軸正在旋轉時； 其中所述緊急保護序列還針對所述轉子軸上的轉子開始停機過程，并且打開并調節所述控制閥以便與所述轉子的停轉速率成比例地計量從所述后備潤滑劑貯存器到所述軸承的后備潤滑劑，使得來自所述后備潤滑劑貯存器的對所述軸承的潤滑持續直到所述轉子停止轉動。
14.根據權利要求13所述的后備潤滑系統，還包括在所述控制器內的邏輯，其協調對所述轉子的制動以使得對所述軸承的后備潤滑持續直到所述轉子停止轉動。
全文摘要
一種具有到轉子軸承(21)的潤滑劑管線(31)的加壓后備潤滑劑貯存器(36)。在所述后備潤滑劑管線上的控制閥(43)是常閉的。監控器/控制器(44)監測所述軸承的多個參數并且在條件組合下開始緊急保護序列，所述條件包括當所述軸承的溫度超過閾值并且主潤滑劑的流速或壓力處于正常范圍之外且所述轉子正在旋轉時。所述緊急保護序列針對所述轉子開始停機過程，并且打開和調節所述控制閥以便與所述轉子的停轉速率成比例地計量從所述后備貯存器到所述軸承的后備潤滑劑(33)，使得來自所述后備潤滑劑貯存器的對所述軸承的潤滑持續直到所述轉子停止轉動。保護序列還可以包括使對所述轉子的制動與后備潤滑劑流動相協調。
文檔編號G01M13/04GK102918285SQ201180028884
公開日2013年2月6日 申請日期2011年6月10日 優先權日2010年6月11日
發明者M.A.詹金斯 申請人:西門子公司