一种新型燃气轮机转子主轴承座的制作方法

1.本发明属于燃气轮机技术领域，具体涉及一种新型燃气轮机转子主轴承座。


背景技术：

2.自二十世纪七十年代以来，由于燃气轮机动力装置的优越性能，同时具有体积小、功率密度大、启动快、维护方便等特点，在船舶动力装置、工业调峰发电、压缩天然气输送管道、海上平台发电和分布式能源电站等领域上得到了广泛的应用。燃气轮机包括压气机、燃烧室和燃气涡轮等三大部件，压气机是消耗机械功率以提高流过它的空气压力，经过压缩后的高压空气流入燃烧室，燃烧室是将蕴储在燃料中的化学能转化为热能释放出来，用来加热工质，此时高压空气变为高温、高压的燃气，流入燃气涡轮后，高温高压燃气中的部分热能和压力能装换成机械功，用以带动压气机、附件和外负荷。
3.燃气轮机是一种高速旋转的动力装置，燃气轮机主轴承是用来给转子系统定位并传递给转子载荷的。它为封严件、转子叶片和导向叶片提供了小的轴向和径向工作间隙，从而获得良好的燃气轮机性能。高速主轴承在运转中，因运动副之间摩擦生成大量的热量，导致主轴承元件的温度急剧上升。主轴承内部元件和与其相邻零件的温度场又是准确确定主轴承工作状态的重要参数，因此它们通过影响主轴承元件的几何尺寸和配合尺寸而影响主轴承的工作游隙。主轴承温度的高低最终影响到滚动元件的运动状态与主轴承的疲劳寿命。
4.在燃气轮机主轴承设计时要求保证燃气轮机转子运行平稳、传递负荷、长寿命和高可靠性。其主要设计要求有：1)燃气轮机转子把各种形式的载荷(如：在转速范围内转子不平衡引起的轴承稳态动载荷、由转子热弯曲引起的振动载荷、由压气机喘振引起的振动载荷、由叶片飞出而引起的动载荷及机动载荷等)传递给了支承转子的主轴承，为了满足主轴承寿命要求，主轴承必须具有足够的承载能力；2)把dn值设计选取在现有的限制范围内，目前燃气轮机转子主轴承通常在低于2.3
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106dn值和温度在250℃以下工作；3)燃气轮机转子在高速运转过程中，所受到的载荷作用到主轴承上，由此产生了较多的热量使主轴承温度升高。为了保证主轴承可靠工作和较长的寿命，在设计中所考虑具有足够的承载能力，必须对主轴承提供足够的润滑油流量与充分的冷却。在保持主轴承内部的容许间隙情况下，内、外圈之间的温差必须加以限制。保证主轴承有足够的冷却，从主轴承腔的进口到出口，滑油温升一定不能超过所规定的温度限制值；4)防止滚动元件打滑、偏斜和主轴承套圈与轴或主轴承座相对转动。
5.目前，现有燃气轮机转子的转速都非常高，燃气轮机主轴承的润滑方式不能用脂润滑和油池飞溅润滑，而是采用喷射润滑、喷管润滑(适用于中介轴承)和环下润滑等方式。在喷射润滑中，喷嘴的结构、数目、位置、喷射速度、润滑剂流量及润滑剂从主轴承周围排出等因素，这些因素对保证主轴承能够正常工作都非常重要。随着燃气轮机技术的迅速发展，对燃气轮机输出功率的要求越来越高，这对燃气轮机主轴承的承载能力和主轴承的滑油效果也要求更高，而现有燃气轮机主轴承润滑和冷却方式已经不能满足高效燃气轮机主轴承
承载能力的更高要求。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种充分的冷却燃气轮机主轴承外圈、适当地调整主轴承的润滑油流量，而且还能提高燃气轮机主轴承的承载能力、主轴承的运行可靠性，以及延长主轴承的使用寿命的新型燃气轮机转子主轴承座。
7.一种新型燃气轮机转子前主轴承座，其特征在于，所述前主轴承座内孔表面设置有螺旋式微型流道，螺旋式微型流道两侧外端设置有安装密封环的环形密封槽；主轴承座上还设置有滑油进油口和滑油出油口。
8.进一步地，所述环形密封槽和密封环设置有两组。
9.进一步地，所述螺旋式微型流道包括但不限于矩形、梯形和u型
10.本发明的有益效果在于：
11.本发明对主轴承座内表面增加一个螺旋式微型流道，润滑油在微型流道流动并实现与主轴承外圈强化换热的冷却方法，得到了一种新型燃气轮机转子主轴承座。通过适当地调整同一主轴承的润滑油分配流量，在保证这个主轴承润滑油回油温度基本不变的情况下，不仅能够充分的冷却燃气轮机主轴承外圈、适当地调整主轴承的润滑油流量，而且还能提高燃气轮机主轴承的承载能力、主轴承的运行可靠性，以及延长主轴承的使用寿命。
附图说明
12.图1是现有三轴燃机高压转子前主轴承的局部结构示意图；
13.图2是现有三轴燃机高压转子前主轴承座的结构示意图；
14.图3是本发明高压转子前主轴承座的结构示意图。
具体实施方式
15.下面结合附图对本发明做进一步描述。
16.图1为现有三轴燃机高压转子前主轴承的局部结构示意图，燃机低压转子轴1和燃机高压转子轴2沿着转子中心轴线旋转，高压压气机机匣3由燃气轮机前支承、后支承安装在基础底架上，高压转子前主轴承4的内圈装配到燃机高压转子轴2上，高压转子前主轴承4的外圈通过前主轴承座部件5把其所受到的载荷传递到高压压气机机匣3上，前主轴承座部件5包括高压转子前主轴承座6，通过向前主轴承环下润滑油口7、喷射滑油口a8和喷射滑油口b9等部位供入润滑油对高压转子前主轴承4进行润滑和冷却，为防止燃气轮机运行过程中润滑油流入高压压气机通流中，在燃机高压转子轴2与高压压气机机匣3之间设置有石墨环密封11和篦齿密封10两层密封。
17.图2是有三轴燃机高压转子前主轴承座6的结构示意图,燃机高压转子前主轴承座6是一个回转体的零件，它带有鼠笼式弹性支承的笼条13和挤压油膜阻尼器结构14的功能。
18.图3是新型燃机高压转子前主轴承座的结构示意图，与现有燃机高压转子前主轴承座6的结构相比，在与高压转子前主轴承4外圈接触的燃机高压转子前主轴承座6内表面上增加了螺旋式微型流道18、滑油进油口19、滑油出油口20、两个环形密封槽16和相应的两个密封环17。
19.从图中可以看出包括以下改进：
20.①
.带冷却微型流道的主轴承座15内孔表面上设置有螺旋式微型流道18，微型流道的形状包括但不限于矩形、梯形和u型；
21.②
.当高压转子前主轴承5装配到带冷却微型流道的带冷却微型流道的主轴承座15内，高压转子前主轴承4外圈与带冷却微型流道的带冷却微型流道的主轴承座15内表面形成一个封闭的螺旋式微型流道18；
22.③
.在螺旋式微型流道18的两侧外端设置有安装密封环17的环形密封槽16，确保运行时润滑油不向外部泄漏；
23.④
.在供油压力的作用下，当润滑油从滑油进油口19流入带冷却微型流道的带冷却微型流道的主轴承座15内，沿着螺旋式微型流道18流动，在这个流动过程中实现了润滑油与高压转子前主轴承4外圈之间的对流换热，随后从滑油出油口20流出，此时高压转子前主轴承4外圈的热量被润滑油带走。
24.本发明在主轴承座内孔表面上设计一个带有进出口且可实现润滑油流动的螺旋式微型沟槽，一旦主轴承装配到主轴承座内，围成了一个封闭的螺旋式微型流道，在供油压力的作用下，润滑油从进口流入后沿着螺旋式微型流道流动，实现了润滑油与主轴承外圈之间的对流强化换热，直至从出口流出，将主轴承外圈的热量带走，从而达到冷却燃气轮机转子主轴承的目的。
25.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种新型燃气轮机转子前主轴承座，其特征在于，所述前主轴承座内孔表面设置有螺旋式微型流道(18)，螺旋式微型流道(18)两侧外端设置有安装密封环(17)的环形密封槽(16)；主轴承座上还设置有滑油进油口(19)和滑油出油口(20)。2.根据权利要求1所述的一种新型燃气轮机转子前主轴承座，其特征在于，所述环形密封槽(16)和密封环(17)设置有两组。3.根据权利要求1所述的一种新型燃气轮机转子前主轴承座，其特征在于，所述螺旋式微型流道(18)包括但不限于矩形、梯形和u型。

技术总结
本发明提供一种新型燃气轮机转子前主轴承座，其特征在于，所述前主轴承座内孔表面设置有螺旋式微型流道，螺旋式微型流道两侧外端设置有安装密封环的环形密封槽；主轴承座上还设置有滑油进油口和滑油出油口。本发明主轴承座内孔表面上设计一个带有进出口且可实现润滑油流动的螺旋式微型沟槽，一旦主轴承装配到主轴承座内，围成了一个封闭的螺旋式微型流道，在供油压力的作用下，润滑油从进口流入后沿着螺旋式微型流道流动，实现了润滑油与主轴承外圈之间的对流强化换热，直至从出口流出，将主轴承外圈的热量带走，从而达到冷却燃气轮机转子主轴承的目的。机转子主轴承的目的。机转子主轴承的目的。


技术研发人员：刘伟 赵文华 王峥 何彬 董凯鑫 张国强 闫昌盛 张路阳
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇三研究所
技术研发日：2023.07.03
技术公布日：2023/10/7