摘要：大型泵站主电机运行时会产生大量的热量，其中大型电机滑动轴承发热量较大，若其温度不能有效控制，将会造成轴瓦烧熔损坏，影响整个泵站的安全可靠运行。本文以南水北调东线源头泵站—江都第四抽水站主电机为对象，对电机油缸内的滑动推力轴承和导轴承冷却发热、传热性能和水冷却方式进行计算比较研究：计算运行时轴承产生的热量；设计四种水冷却系统；考虑多个影响因素，从冷却效果和运行费用等方面进行全面比较并优化。

主要研究工作与创新性成果如下：

（1）根据泵站机组及其运行资料计算出每台电机轴承的发热量，计算当油冷却器进出水温度差为2℃时的需要冷却水流量。

（2）设计了传统供排水系统、盘管式软水冷却系统、板式热交换器软水冷却系统、冷水机组软水冷却系统等四种轴承水冷却系统，分别计算了四种水冷却系统的传热系数和泵站7台主机组全部运行时的四种水冷却系统的运行功率。

（3）对盘管式软水冷却系统盘管并联根数进行了优化，该水冷却系统宜采用7根并联盘管，可以减小盘管及系统水力损失，从而减小供水扬程和功率。

（4）对传统供水冷却系统和冷水机组软水冷却系统进行变阀优化调节运行。从冷却效果，系统能耗，运行便利性等方面，综合分析比较轴承的四种水冷却系统，冷水机组软水冷却系统较优。

本文泵站大型电机轴承冷却方式比较和优化方案成果，可以指导不同泵站电机轴承的冷却方式和系统进行优化设计、合理选择和优化运行，提高轴承可靠耐久性，降低冷却系统运行成本。

关键词：大型泵站；电机轴承；水冷却系统；综合比较；设计选型；优化运行

目  录

摘  要

Abstract

1 绪论-1

1.1 工程背景-1

1.2 研究目的-2

1.3 研究现状-2

1.4 存在问题-4

1.5 本文研究内容-4

2 大型电机滑动轴承冷却系统-5

2.1 电机结构-5

2.2 电机轴承结构与水冷却-6

2.3 传统供排水系统冷却方式-8

2.4 盘管式软水冷却方式-9

2.5 板式换热器式软水冷却方式-11

2.6 冷水机组软水冷却方式-12

3 电机轴承发热量与冷却传热计算-14

3.1 轴承摩擦热量计算-14

3.2 轴承冷却传热计算-15

3.2.1 计算需要冷却水流量-15

3.2.2 计算冷却器传热系数-15

3.3-传统供排水系统冷却计算-17

3.3.1 计算不同开机台数下的轴瓦温度与进水温度的关系-17

3.3.2 计算开启7台主机组时供水系统的功率-18

3.4 盘管式软水系统冷却计算-18

3.4.1 计算盘管管道传热系数Kp-19

3.4.2 计算盘管冷却装置换热面积Ap-20

3.4.3 供水泵选型-20

3.4.4 计算多根盘管冷却装置换热面积Apn-21

3.4.5 盘管式软水冷却系统优化设计-22

3.5 板式换热器式软水系统冷却计算-24

3.5.1 计算确定总传热系数K-24

3.5.2 计算传热面积F、板片数N和流道数n-25

3.5.3 计算实际传热系数Ks、实际流速Ws和实际带走的热量Qs-25

3.5.4 选择合适的循环泵-26

3.5.5 计算给定工况下的运行功率-28

3.6 冷水机组软水系统冷却计算-28

3.6.1 压缩机选型-28

3.6.2 确定冷冻水流量与供水泵功率-28

3.6.3 计算蒸发器换热面积-29

3.6.4 冷凝器设计-29

3.6.5 计算24h平均功率-33

3.7 四种冷却系统综合比较-34

4 供水系统优化运行-35

4.1 传统供排水冷却系统优化运行-35

4.1.1 计算合适的供水泵开机台数-35

4.1.2 计算优化后一天的能耗-36

4.2 冷水机组软水冷却系统优化运行-37

4.2.1 不同开机台数下最小需要流量与需要扬程-37

4.2.2 计算冷水机组优化后一天的能耗-37

4.2.3冷水机组优化前后比较分析-37

4.3 轴承水冷却水系统比较与优化设计-38

5 总结与展望-39

5.1 全文总结-39

5.2 研究展望-40

参考文献-41

致  谢-43