一种具有高效油冷轴承的水轮发电机
技术领域
本发明涉及水轮发电机装置领域，尤其涉及具有高效油冷轴承的水轮发电机。
背景技术
轴承是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低
其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚
动轴承和滑动轴承两大类。
滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配
合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀
的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和
寿命；保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。
滑动轴承，是在滑动摩擦下工作的轴承，其轴承支承的轴部分称为轴颈，与轴颈相
配的零件称为轴瓦。滑动轴承具有工作平稳、可靠、无噪声的优点，但由于摩擦较大，其轴颈
与轴瓦之间通过润滑油分开而不发生直接接触。在液体润滑条件下，可以大大减小摩擦损
失和表面磨损，同时，油膜还具有一定的吸振能力。另外，为了改善轴瓦表面的摩擦性质而
在其内表面上浇铸的减摩材料层称为轴承衬。轴瓦和轴承衬的材料统称为滑动轴承材料。
滑动轴承应用场合一般在低速重载工况条件下，或者是维护保养及加注润滑油困难的运转
部位。
轴承是用于支撑发电机、电动机、转轮、飞轮等的必不可少的部件，在用于大型发
电机时，如水轮发电机，由于水轮发电机轴承所承接的径向力和轴向力非常大，其摩擦产热
也非常大，需要特定的冷却结构对其摩擦面进行降热。
现有水轮发电机采用的轴承，如图1所示，包括轴承座a1、轴承盖a2、轴瓦a3、油泵
a4、第一油腔a5、第二油腔a6和冷却器a7；所述轴承盖a2盖合在轴承座a1上，所述轴瓦a3固
定在轴承座a1上，所述轴瓦a3内径侧设有轴向方向的冷却油槽a31，所述冷却油槽a31的中
部设有注油孔a32，所述冷却油槽a31的两侧设置为排油孔a33；所述第一油腔a5为轴承盖a2
与轴承座a1盖合形成的密封腔；所述第二油腔a6位于第一油腔a5下方，所述第二油腔a6的
上腔壁设有进油道a61和出油道a62，所述第二油腔a6通过进油道a61连通第一油腔a5，所述
第二油腔a6内安装冷却器a7，所述第二油腔a6的冷却油通过出油道a62由油泵a5导入到注
油孔a32，冷却油流经轴瓦a3内径面和冷却油槽a31，流入排油孔a33，并排出到第一油腔a5。
现有水轮发电机轴承中常用的冷却器a7，如图2所示，包括冷却铜管a71、边环流道
隔板a72和中心流道隔板a73，冷却铜管a71贯穿边环流道隔板a72和中心流道隔板a73；如图
3所示，所述边环流道隔板a72的环边与第二油腔a6的腔壁之间为用于流过冷却油的边环流
道a74，如图4所示，中心流道隔板a73的中心为用于流过冷却油的中心流道a75。
上述现有技术中采用的轴承冷却器结构，存在如下不足：
冷却油只在第二油腔a6上半部流通，第二油腔a6下半部的冷却油滞留，导致冷却器a7
与冷却油的热交换效率偏低，冷却油的循环油温偏高。
目前水电站均采用上述现有的轴承冷却器结构，在水轮发电机轴承的轴瓦和油温
运行三小时后，如表1所示，轴瓦温度均在58℃以上，油温在55℃以上。
瓦编号
1
2
3
4
5
油温
初始温度
31.2
29.6
30.4
30.8
30.2
29.6
1h温度（℃）
44.1
42.3
43.2
42.5
43.1
38.4
2h温度（℃）
56.3
54.2
53.2
54.7
52.7
49.8
3h温度（℃）
61.2
59.1
58.4
60.0
58.1
55.5
表1
由于现有的冷却油主要采用46号汽轮机油或32号汽轮机油，46号汽轮机油在40℃下的
运动粘黏度为45.8，其较佳运行温度范围为44-46℃；32号汽轮机油在40℃下的运动粘黏度
为32，其较佳运行温度范围为38-40℃；现有的冷却油运行过程中需控制在65℃以下，当冷
却油温度过高，粘黏度变小，会导致润滑不良，摩擦系数变大，摩擦产热加剧，油温迅速升
高，且油温居高不下，加剧滑动摩擦面的磨损；现有轴承采用此冷却结构，为了防止油温过
高造成磨瓦，需对轴承中油温进行监控，当温度偏高时，需增大需加大冷却体的进水流量，
当温度过高时，进行报警，并停止运行。
由于现有的水轮发电机轴承普遍存在热交换效率偏低的问题，发电机容易出现报
警停机，该问题不仅影响电站的输出效能和经济效益，且电站的停机和启动过程对电站其
它设备的使用寿命影响较大。
存在的上述问题的原因主要是：由于冷却油的密度和粘黏度受到油温变化的影响
较大，冷却油温越高，密度和粘黏度越小，冷却油经冷却铜管a71冷却降温后，其降温量较大
的冷却油下沉，且流速变小，其降温量较小的冷却油上浮，导致第二油腔a6的下部区降温量
较大的冷却油滞留，而上部区的降温量较小的冷却油流速变快，并从出油道a62流出，导致
出油道a62流出的冷却油处于高温状态。
另外，现有技术中的轴承，还存在如下问题：1.其支撑瓦内侧的注油槽设计在顶
部，并需对支撑瓦内侧进行刮瓦处理，用于生成储油小凹点，改善润滑，由于其支撑瓦内的
冷却油是从注油槽通过主轴旋转带入滑动摩擦面的储油小凹点，其冷却油的带入量较少，
冷却油交换速率低，造成支撑瓦底部区域热交换速率较小，且由于刮瓦的标准一般是每平
方厘米有两到三个接触点，其刮瓦过程较为费时费工；2.由于现有的排油孔普遍是设计在
支撑瓦的一端，导致支撑瓦的另一端油路不通，其支撑瓦的两端存在较大的温差， 容易导
致支撑瓦形变，并导致磨瓦的现象；3.现有推力轴承的推力瓦与推力盘间的冷却油直接通
过油泵从推力瓦的外径侧压入，该种方式结构简单，但由于受到离心力的阻碍，其冷却油较
难压入到推力瓦的内径侧，容易导致推力瓦内径侧高温烧瓦；4.经人工刮瓦后，刮瓦品质存
在较大差异，刮瓦品质差的瓦面，其触点的面积和储油点的深度均存在较大的分布差异，导
致其支撑瓦滑动摩擦面存在油膜厚度不均、以及油膜流速不均的问题，滑动摩擦面存在高
温点，容易产生杂质，造成摩擦系数不稳定；5.轴承的大部件采用铸造工艺，国标铸造工艺
允许2%缺陷，其部件的使用寿命较短，极大影响了整机安装后的稳定性；6.轴瓦安装架通过
左右两个螺丝进行固定，在水轮发电机出现故障时会产生径向振动，导致轴瓦松动，主轴易
出现偏振，导致主轴形变；7.轴瓦瓦座是环形实心体，厚度大，不易散热，体积笨重，在安装
时通常需要用吊机进行吊装上半边，然后旋转取出另半边，由于重量较大，取出非常不便；
8.现有的组合轴承中，包含用于径向受力的支撑瓦和用于轴向受力的推力瓦，支撑瓦和推
力瓦均需有油路通过，用于实现热交换，但由于油路油阻受温度影响较大，油阻易发生变
化，容易造成其中油路供油不稳定，影响热交换效率的稳定性，导致瓦体温度升高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有高效油冷轴承的水轮发电机，旨在提高轴承
的热交换效率，降低轴瓦和冷却油的温度，避免轴瓦磨损或烧毁，增长轴承的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明提供了一种具有高效油冷轴承的水轮发电机，
包括定子、转子、主轴、固定外罩和油冷轴承，转子与主轴同轴，转子固定在主轴的外层
壁，转子的径向外层为定子，定子与固定外罩同轴，定子固定在固定外罩的内层壁，固定外
罩的轴向两侧边分别为第一罩口和第二罩口，第一罩口和第二罩口分别安装有油冷轴承，
主轴两端安装在油冷轴承中；
特征在于，所述油冷轴承包括轴承座、轴承盖、瓦座、支撑瓦、正推力瓦、反推力瓦、正推
力盘、反推力盘、第一油腔、第二油腔、冷却器和带油罩，
所述轴承盖用于盖合在轴承座上方，所述瓦座固定在轴承座上，支撑瓦固定在所述瓦
座的内径侧，所述瓦座的轴向两端分别为前端和后端，所述正推力瓦固定在瓦座的前端，所
述反推力瓦固定在瓦座的后端，正推力盘贴合在正推力瓦的前端，反推力瓦贴合在反推力
瓦的后端，正推力盘和反推力盘同轴固定在主轴；
所述支撑瓦内径侧中部设有注油槽，支撑瓦内径侧轴向两端设有排油槽，所述注油槽
设有径向贯通支撑瓦的注油孔；
所述正推力瓦的内径侧与瓦座间的环形间隙空腔为甩油腔；
所述第一油腔为轴承盖与轴承座盖合形成的密封腔；
所述第二油腔为设置在轴承座下部的腔体，所述第二油腔位于第一油腔下方，所述第
二油腔包含热油进油口和冷油出油口；
所述冷却器设置在第二油腔内；
所述带油罩设置在正推力盘的外径侧，所述正推力盘的径向外侧壁为带油面，所述带
油罩与带油面之间形成带油腔，所述带油腔呈环形，带油腔内设有挡油片，所述挡油片的一
端固定在所述带油罩的内壁上，所述挡油片的另一端滑动接触带油面；所述带油腔的顶部
设有高压出油口，所述带油腔的底部设有抽油口；
所述排油槽与第一油腔连通，第一油腔通过热油进油口连通第二油腔，第二油腔的冷
油出油口连通带油腔的抽油口，带油腔的高压出油口分两路油道分别连通注油槽和甩油
腔。
以上技术方案中，所述高压出油口的其中一路油道连通到注油槽，用于对支撑瓦
滑动接触面的冷却，并从排油槽排出到第一油腔，所述高压出油口的另一路油道连通到甩
油腔，用于对正推力瓦滑动接触面的冷却，并从正推力瓦的外径侧甩出到第一油腔。
优选地，所述瓦座的内径侧中部设有第一环形储油腔，瓦座前端外径侧设有第二
环形储油腔，第一环形储油腔通过注油孔与注油槽连通，第二环形储油腔连通甩油腔，第一
环形储油腔和第二环形储油腔共同连通所述带油腔的高压出油口。采用该种结构方式，能
有效防止注油槽和甩油腔断油。
优选地，所述瓦座通过至少两组固定螺丝固定在轴承座上。采用该种固定方式，能
有效防止瓦座发生翘动。
优选地，所述瓦座外径侧设有环形散热槽，所述环形散热槽内设有轴向支撑件，所
述轴向支撑件的两端分别连接环形散热槽的两端。采用该种结构，环形散热槽的轴向两端
部增大了径向槽面，有利于环形散热槽轴向两端部的散热。由于支撑瓦内的冷却油是由中
部向两侧流动，冷却油沿流动路径逐渐升温，导致支撑瓦的两端与中部存在较大的温差，支
撑瓦的两端与中部的温差会导致支撑瓦发生微小形变，支撑瓦中部内径变大，支撑瓦两端
部内径变小，支撑瓦的受力面变小，容易引发两端温度偏高；通过设置环形散热槽，支撑瓦
的两端部温度通过径向槽面传导到第一油腔，有利于减小支撑瓦的两端与中部的温差，同
时也较大程度的减小了瓦座的重量。
优选地，轴向支撑件呈三脚架状。该种形体的支撑件具有较好的力学稳定性，防止
支撑件变形。
优选地，所述环形散热槽内还设有径向散热片。
优选地，所述支撑瓦为分立式瓦体，包括上支撑瓦和下支撑瓦。
优选地，所述正推力瓦为分立式瓦体，包括至少两个环形分布的扇形瓦体，所述扇
形瓦体的前侧面为推力接触面，相邻扇形瓦体之间的间隙为甩油槽。
优选地，所述注油槽沿支撑瓦的轴向方向开设，所述注油槽的轴向宽度小于支撑
瓦的宽度。
优选地，所述支撑瓦的内侧面包含至少两条注油槽，所述注油槽沿轴向方向开设，
所述注油槽均匀环形分布在支撑瓦的内侧面。
优选地，所述支撑瓦的内侧面包含至少两条注油槽，所述注油槽螺旋分布在支撑
瓦的内侧面。采用常规的油槽结构，其远离油槽区域容易出现油膜断裂，油膜断裂带的滑动
摩擦产热大，导热速度慢，容易造成烧瓦；该种方式能有效防止轴瓦与轴体间油膜的断裂。
优选地，所述排油槽环绕支撑瓦开设。
优选地，所述排油槽设置有排油孔，排油孔连通第一油腔。
优选地，所述排油槽设有至少两个排油孔，排油孔均匀环形分布。
优选地，所述排油槽包括第一排油槽和第二排油槽，第一排油槽和第二排油槽分
别位于注油槽的两端，所述第一排油槽与注油槽的间距小于30mm，所述第二排油槽与注油
槽的间距小于30mm。
优选地，所述带油面设有环形的带油槽，所述带油槽中环形分布有叶片。
优选地，所述带油面设有用于密封的第一密封滑槽，所述带油罩的后侧端通过第
一密封滑槽与所述带油面密封接触，主轴设有第二密封滑槽，带油罩的前侧端通过第二密
封滑槽与主轴密封接触。
优选地，所述热油进油口和冷油出油口均位于第二油腔的边端部。采用该种结构，
第二油腔内的油路路径增长，有利于降低冷却油的温度，从而提高热交换效率；另外，冷油
出油口位于位于第二油腔端部，可延长高压出油口与抽油口之间的路径长度，由于高压出
油口与抽油口之间的路径长度越大，其高压出油口与抽油口之间的压差也越大，因此，上述
结构方式，能提高高压出油口的油压，从而提高冷却油流动速度。
优选地，所述第二油腔包含至少两个分腔，所述各分腔串联连通，各个分腔内安装
有冷却器，所述各冷却器的流道通过串联连通。
优选地，所述第二油腔包含至少两个分腔，所述各分腔串联连通，各个分腔内安装
有冷却器，所述各冷却器的流道通过串联连通，所述各冷却器的液流方向与各分腔内油流
方向相反。
优选地，所述冷却器包括冷却管、底孔流道隔板和顶孔流道隔板，所述冷却管包含
进水端和出水端，冷却管的进水端和出水端分别连接有连接法兰；所述底孔流道隔板和顶
孔流道隔板间隔分布，所述底孔流道隔板的底部设有第一通道孔，所述顶孔流道隔板的顶
部设有第二通道孔，所述底孔流道隔板和顶孔流道隔板的板面分布有用于穿插冷却管的穿
孔，冷却管通过穿孔穿插在底孔流道隔板和顶孔流道隔板上。
优选地，所述冷却器包含至少两根冷却管，各冷却管并联，各冷却管的进水端共同
连接一个连接法兰，各冷却管的出水端共同连接到另一个连接法兰。
优选地，所述底孔流道隔板和顶孔流道隔板垂直于冷却管
优选地，所述冷却器中的底孔流道隔板和顶孔流道隔板的总数为三至八片。
优选地，所述高压出油口与注油槽的连通油道为第一油道，用于对支撑瓦滑动接
触面的冷却，所述高压出油口与甩油腔的连通油道为第二油道，所述第一油道和第二油道
中分别设有用于稳定流量的第一流量调节阀与第二流量调节阀。由于第一油道的连接终端
和第二油道的连接终端具有不同的油阻，且其油阻受温度影响较大，当油阻差异发生变化
时，容易导致第一油道和第二油道的流量发生变化，出现少油或断油的现象；采用该结构，
能有效防止其中的一个油道断油或流速减小较大，从而有效防止烧瓦，保持较高的热交换
效率。
优选地，所述第一流量调节阀包括阀座、流孔、阀体和弹性部件，流孔贯穿阀座，流
孔包括进液端流孔和出液端，阀体设置在出液端，阀体通过弹性部件连接在阀座上，阀体与
出液端之间为液流道。采用该结构，根据伯努利效应，其液流道的宽度随流速的增大而变
小，从而实现自动平衡调节，使第一油道和第二油道均能保持稳定的流速，避免第一油道与
第二油道中冷却油分流不稳定，避免因第一油道或第二油道的流量过小而烧瓦。
优选地，所述第二流量调节阀与第一流量调节阀具有相同结构。
优选地，所述第一流量调节阀包括阀座、流孔、阀体和弹性部件，所述流孔贯穿阀
座，所述阀座中部设有阀腔，阀腔与流孔垂直，阀腔底部连通流孔，阀腔的底部端为腔底端，
阀腔的开口端为腔口端，阀体设置在腔底端，所述弹性部件的一端固定连接在腔口端，另一
端连接阀体；所述腔底端呈球面状，所述阀体呈球状；所述阀体与腔底端之间为液流道。采
用该结构，根据伯努利效应，其液流道的宽度随流速的增大而变小，从而实现自动平衡调
节，使第一油道和第二油道均能保持稳定的流速，避免第一油道与第二油道中冷却油分流
不稳定，避免因第一油道或第二油道的流量过小而烧瓦。
优选的，所述第一流量调节阀和第二流量调节阀均为电控流量调节阀，瓦座上分
别安装有贴近支撑瓦和正推力瓦的温度传感器，第一流量调节阀和第二流量调节阀根据温
度传感器的温度感应值控制其流量。该种结构发生能实现自动稳定支撑瓦和正推力瓦的温
度。
优选的，所述轴承座、轴承盖和瓦座采用焊接工艺制作成型。现有的轴承座、轴承
盖和瓦座采用铸造成型，铸造成型工艺，容易出现浇注缺陷，根据工艺标准，缺陷占比允许
2%以内，其缺陷通过补焊方式修补，铸造成型的工件存在质量不稳定的缺点；采用焊接工艺
制作成型，其工艺简单，加工方便，且能提高轴承座、轴承盖和瓦座的质量稳定性，杜绝铸造
缺陷。
本发明所述的具有高效油冷轴承的水轮发电机，由于所述带油腔的内径面为带油
面，带油面在旋转过程中带动冷却油从抽油口流到高压出油口，并导致抽油口与高压出油
口存在压差，高压出油口为相对高压，抽油口为相对负压，从而抽油口不断从外部向带油腔
进油，高压出油口不断向外部出油。
由于所述抽油口连通第二油腔，高压出油口分两路分别连通注油槽和甩油腔，所
述第二油腔内的冷却油从抽油口抽入带油腔，并从高压出油口压入到注油槽和甩油腔；所
述注油槽内的冷却油在正压压强作用下进入主轴与支撑瓦的滑动摩擦面上，将摩擦热吸入
到冷却油中，吸热后的冷却油从排油槽排出到第一油腔中；所述甩油腔内的冷却油在正压
压强和离心力作用下进入到正推力瓦与正推力盘的滑动摩擦面上，将摩擦热吸入到冷却油
中，并从正推力瓦的外径侧排出到第一油腔中。
由于所述第一油腔通过热油进油口连通第二油腔，所述第一油腔内的高温冷却油
通过热油进油口进入第二油腔，并在第二油腔内与冷却器发生热交换。
另外，本发明所述的具有高效油冷轴承的水轮发电机，在其优化技术方案中，所述
第二油腔包含至少两个分腔，所述各分腔串联连通，各个分腔内安装有冷却器，所述各冷却
器的流道通过串联连通，所述各冷却器的冷却管内液流方向与各分腔内油流方向相反；该
种结构方式，其油腔出液端可冷却至冷却器内的进液温度，其冷却器内冷却液可较大程度
地吸收冷却油内的热能，增大冷却油与冷却器的热交换效率。
此外，本发明所述的具有高效油冷轴承的水轮发电机，在其优化技术方案中，其冷
却器包括冷却管、底孔流道隔板和顶孔流道隔板，底孔流道隔板的底部设有第一通道孔，顶
孔流道隔板的顶部设有第二通道孔，冷却管穿插在底孔流道隔板和顶孔流道隔板上；该种
结构方式，分腔内的冷却油依次流经第一通道孔和第二通道孔；由于第一通道孔和第二通
道孔分别位于冷却腔内的底部和顶部，冷却腔内的冷却油反复从底部流到上部，其底部的
冷却油不存在滞留的问题，能防止降温量较大的冷却油下沉，降温量较小的冷却油上浮，避
免冷却油上下分层，从而提高冷却油与冷却器的热交换效率。
相对于现有技术的技术效果：
现有技术中的水轮发电机轴承，其热交换油的循环通过油泵驱动。本发明所述的具有
高效油冷轴承的水轮发电机，设置有带油腔，热交换油无需采用液泵驱动，能实现自驱动热
交换油的循环。
现有技术中的水轮发电机轴承，推力瓦与推力盘间的冷却油直接通过油泵从推力
瓦的外径侧压入，该种方式结构简单，但由于受到离心力的阻碍，其冷却油较难压入到推力
瓦的内径侧，容易导致推力瓦内径侧高温烧瓦。本发明所述的具有高效油冷轴承的水轮发
电机，设置有甩油腔，并将甩油腔设置在正推力瓦的内径侧，其冷却油由内向外流动，甩油
腔内的冷却油可同时受到油压压强和离心力的驱动作用，正推力瓦与正推力盘之间的油膜
的流速是常规结构方式流速的三至五倍，能较大程度的降低推力瓦的温度。
现有技术中的水轮发电机轴承，其支撑瓦滑动摩擦面的油膜流速较小，油膜的吸
热速率较低，导致滑动摩擦面和油膜温度偏高，容易烧瓦。本发明所述的具有高效油冷轴承
的水轮发电机，所述注油槽与排油槽的间距较小，其滑动摩擦面内油膜流速能得到较大程
度地增大，滑动摩擦面和油膜的温度能维持较低的水平。
现有技术中的水轮发电机轴承，其支撑瓦滑动摩擦面存在油膜厚度不均、以及油
膜流速不均的问题，滑动摩擦面存在高温点，容易导致瓦体高温点烧毁。本发明所述的具有
高效油冷轴承的水轮发电机，所述注油槽均匀分布在支撑瓦滑动摩擦面，油膜厚度以及油
膜流速较均匀，无特别的高温点。
现有技术中的水轮发电机轴承，其支撑瓦内侧的注油槽设计在顶部，并需对支撑
瓦内侧进行刮瓦处理，用于生成储油小凹点，改善润滑，由于其支撑瓦内的冷却油是从注油
槽通过主轴旋转带入滑动摩擦面的储油小凹点，其冷却油的带入量较少，冷却油交换速率
低，造成支撑瓦底部区域热交换速率较小；且由于刮瓦的标准一般是每平方厘米有两到三
个接触点，其刮瓦过程较为费时费工；另外，由于现有的排油孔普遍是设计在支撑瓦的一
端，导致支撑瓦的另一端油路不通，其支撑瓦的两端存在较大的温差， 容易导致支撑瓦形
变，并导致磨瓦的现象。本发明所述的具有高效油冷轴承的水轮发电机，其支撑瓦内侧面均
匀分布有注油槽，且在两端设置有排油槽；该种结构方式，可省去刮瓦过程，在保证油膜均
匀分布的情况下，相对于经刮瓦的轴瓦，具有较大的接触面积，其接触面压强较小，油膜形
成厚度较大，润滑效果好，摩擦系数能降小20%，摩擦产热降低，且其摩擦面的冷却油流速较
快，能较快地从两端的排油槽排出，具有较高的热交换效率，支撑瓦体两端温度能保持平衡
状态，摩擦面内冷却油的油温能维持较低水平，同时，该结构对冷却水的需求量较少。
现有技术中的水轮发电机轴承，其用于冷却油热交换的第二油腔为单腔形式，油
道路径短，不便于扩充，无法进行后期热效率改造。本发明所述的具有高效油冷轴承的水轮
发电机，其第二油腔包含多个分腔，该结构可根据热效率要求匹配适当数量的冷却器，便于
电站的后期热效率改造；且能较大程度增长冷却油流道路径，并便于将冷却油流道与冷却
器内水流流道设计成对流形式，能较大程度增大冷却器的热交换效率。
本发明的优点是：
本发明所述的具有高效油冷轴承的水轮发电机，可降低油温和轴瓦温度达8-20℃，具
有较高的热交换效率，油温可控制在38-45℃，轴承能保持良好的润滑效果，维持轴瓦摩擦
系数稳定，轴承摩擦产热小，冷却器供水量少，能有效避免油温过高导致的发电机报警停
机，能有效避免轴瓦和冷却油温度过高而导致磨瓦或烧瓦的现象。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发
明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为现有的水轮发电机轴承的结构示意图；
图2为现有冷却器a7的结构示意图；
图3为现有边环流道隔板a72的结构示意图；
图4为现有中心流道隔板a73的结构示意图；
图5为本发明实施例一中整体侧边剖视结构示意图；
图6为本发明实施例一中正推力盘51横截面结构示意图；
图7为本发明实施例一中A-A截面示意图；
图8为本发明实施例一中轴承座1俯视结构示意图；
图9为本发明实施例一中支撑瓦41结构示意图；
图10为本发明实施例一中正推力瓦42结构示意图；
图11为本发明实施例一中支撑瓦41轴向剖视结构示意图；
图12为本发明实施例一中支撑瓦41中柱油槽截面剖视结构示意图；
图13为本发明实施例一中支撑瓦41中排油槽截面剖视结构示意图；
图14为本发明实施例一中带油罩9截面剖视结构示意图；
图15为本发明实施例一中冷却器8和分腔73的垂直截面结构示意图；
图16为本发明实施例一中冷却器8和分腔73的水平截面结构示意图；
图17为本发明实施例一中顶孔流道隔板83的结构示意图；
图18为本发明实施例一中底孔流道隔板82的结构示意图；
图19为本发明实施例二中支撑瓦41结构示意图；
图20为本发明实施例三中支撑瓦41轴向剖视结构示意图；
图21为本发明实施例五中支撑瓦轴向剖视结构示意图；
图22为本发明实施例六中正推力盘51轴向剖视结构示意图；
图23为本发明实施例六中正推力盘51径向剖视结构示意图；
图24为本发明实施例八中整体侧边剖视结构示意图；
图25为本发明实施例八中第一流量调节阀915结构示意图；
图26为本发明实施例九中第一流量调节阀915结构示意图；
图27为本发明实施例十中整体侧边剖视结构示意图；
图中：
a1为轴承座，a2为轴承盖，a3为轴瓦，a31为冷却油槽，a32为注油孔，a33为排油孔，a4为
油泵，a5为第一油腔，a6为第二油腔，a61为进油道，a62为出油道，a7为冷却器，a71为冷却铜
管，a72为边环流道隔板，a73为中心流道隔板，a74为边环流道，a75为中心流道；
101为定子，102为转子，103为主轴，104为固定外罩，105为第一罩口，106为第二罩口，
1为轴承座，
2为轴承盖，
3为瓦座，
31为甩油腔，32为第一环形储油腔，33为第二环形储油腔，34为固定螺丝，
41为支撑瓦，41a为上支撑瓦，41b为下支撑瓦，411为注油槽，412为排油槽，413为注油
孔，414为排油孔，42为正推力瓦，42a为扇形瓦体，421为推力接触面，422为甩油槽，43为反
推力瓦，
51为正推力盘，511为带油面，512为带油槽，513为叶片，52为反推力盘，
6为第一油腔，
7为第二油腔，71为热油进油口，72为冷油出油口，73为分腔，
8为冷却器，81为冷却管，82为底孔流道隔板，83为顶孔流道隔板，84为连接法兰，821为
第一通道孔，831为第二通道孔，c1为穿孔，
9为带油罩，91为带油腔，911为高压出油口，912为抽油口，913为第一油道，914为第二
油道，915为第一流量调节阀，916为第一流量调节阀，s1为第一密封滑槽， s2为第二密封滑
槽，10为主轴，
f11为阀座，f12为流孔，f13为阀体，f14为弹性部件，f15为进液端，f16为出液端，f17为
液流道，f18为阀腔，f181为腔底端，f182为腔口端。
具体实施方式
下面可以参照附图1以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间
的区别点。下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案
（包括优选技术方案）做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任
何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的
需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于
每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该
知晓：可以将本发明提供的任意技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技
术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任
何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付
出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本发明提供的任意两
个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。
需要说明的是，以下描述中的“前侧”、“后侧”、“上部”、“下部”或“中部”的方位描
述，是参照图的方位描述，其方位描述只是为了更清楚地描述实施方式，并非实现本发明的
绝对方位，不限制本发明的保护范围。
实施例一
一种具有高效油冷轴承的水轮发电机，如图5所示，包括定子101、转子102、主轴103、固
定外罩104和油冷轴承，转子102与主轴103同轴，转子102固定在主轴103的外层壁，转子102
的径向外层为定子101，定子101与固定外罩104同轴，定子101固定在固定外罩104的内层
壁，固定外罩104的两侧边分别为第一罩口105和第二罩口106，第一罩口105和第二罩口106
分别安装有油冷轴承，主轴103两端安装在油冷轴承中；
所述油冷轴承，如图6和图7所示，包括轴承座1、轴承盖2、瓦座3、支撑瓦41、正推力瓦
42、反推力瓦43、正推力盘51、反推力盘52、第一油腔6、第二油腔7、冷却器8和带油罩9；所述
轴承盖2用于盖合在轴承座1上方，所述瓦座3固定在轴承座1上，支撑瓦41固定在所述瓦座3
的内径侧，所述瓦座3的轴向两端分别为前端和后端，所述正推力瓦42固定在瓦座3的前端，
所述反推力瓦43固定在瓦座3的后端，正推力盘51贴合在正推力瓦42的前端，反推力瓦43贴
合在反推力瓦43的后端，正推力盘51和反推力盘52同轴固定在主轴103；所述支撑瓦41内径
侧中部设有注油槽411，支撑瓦41内径侧轴向两端设有排油槽412，所述注油槽411设有径向
贯通支撑瓦41的注油孔413，所述正推力瓦42的内径侧与瓦座3间的环形间隙空腔为甩油腔
31；所述第一油腔6为轴承盖2与轴承座1盖合形成的密封腔；所述第二油腔7为设置在轴承
座1下部的腔体，所述第二油腔7位于第一油腔6下方，所述第二油腔7包含热油进油口71和
冷油出油口72；所述冷却器8设置在第二油腔7内；所述带油罩9设置在正推力盘51的外径
侧；所述正推力盘51的径向外侧壁为带油面511，所述带油罩9与带油面511之间形成带油腔
91，所述带油腔91呈环形，带油腔91内设有挡油片92，所述挡油片92的一端固定在所述带油
罩9的内壁上，所述挡油片92的另一端滑动接触带油面511；所述带油腔91的顶部设有高压
出油口911，所述带油腔91的底部设有抽油口912；所述排油槽412与第一油腔6连通，第一油
腔6通过热油进油口71连通所述第二油腔7，所述带油腔91的抽油口912连通第二油腔7的冷
油出油口72，所述带油腔91的高压出油口911分两路油道分别连通注油槽411和甩油腔31。
作为上述实施方式的进一步具体说明，如图5所示，所述瓦座3的内径侧中部设有
第一环形储油腔32，瓦座3前端外径侧设有第二环形储油腔33，第一环形储油腔32通过注油
孔413与注油槽411连通，第二环形储油腔33连通甩油腔31，第一环形储油腔32和第二环形
储油腔33共同连通所述带油腔91的高压出油口911。
作为上述实施方式的进一步具体说明，如图8所示，所述瓦座3通过三组固定螺丝
34固定在轴承座1上。采用该种固定方式，能有效防止瓦座3发生翘动。
作为上述实施方式的进一步具体说明，如图9所示，所述支撑瓦41为分立式瓦体，
包括上支撑瓦41a和下支撑瓦41b。
作为上述实施方式的进一步具体说明，如图10所示，所述正推力瓦42为分立式瓦
体，包括至少两个环形分布的扇形瓦体42a，所述扇形瓦体42a的前侧面为推力接触面421，
相邻扇形瓦体42a之间的间隙为甩油槽422。
作为上述实施方式的进一步具体说明，如图11、图12和图13所示，所述注油槽411
沿支撑瓦41的轴向方向开设，所述注油槽411的轴向宽度小于支撑瓦41的宽度。所述支撑瓦
41的内侧面包含四条注油槽411，所述注油槽411沿轴向方向开设，所述注油槽411均匀环形
分布在支撑瓦41的内侧面。所述排油槽412环绕支撑瓦41开设；所述排油槽412设置有排油
孔414，排油孔414连通第一油腔6。所述排油槽412设有至少两个排油孔414，排油孔414均匀
环形分布。
作为上述实施方式的进一步具体说明，如图14所示，所述带油罩9的后侧端与所述
带油面511密封接触，所述带油面511设置有用于密封的第一密封滑槽s1，所述带油罩9的前
侧端与主轴密封接触，主轴设置第二密封滑槽s2。
作为上述实施方式的进一步具体说明，所述热油进油口71和冷油出油口72均位于
第二油腔7的边端部。
作为上述实施方式的进一步具体说明，如图15和图16所示，所述第二油腔7包含八
个分腔73，所述各分腔73串联连通，各个分腔73内安装有冷却器8，所述各冷却器8的流道通
过串联连通，所述各冷却器8内的液流方向与各分腔73内油流方向相反；所述冷却器8包括
冷却管81、底孔流道隔板82和顶孔流道隔板83，所述冷却管81的两端分别连接有连接法兰
84；所述底孔流道隔板82和顶孔流道隔板83垂直于冷却管81，所述所述底孔流道隔板82和
顶孔流道隔板83间隔分布，如图17和图18所示，所述底孔流道隔板82的底部设有第一通道
孔821，所述顶孔流道隔板83的顶部设有第二通道孔831，所述底孔流道隔板82和顶孔流道
隔板83的板面均分布有用于穿插冷却管81的穿孔c1；所述冷却器8包含多根冷却管81，各冷
却管81并联，各冷却管81的进水端共同连接一个连接法兰84，各冷却管81的出水端共同连
接到另一个连接法兰84；所述冷却器8中的底孔流道隔板82和顶孔流道隔板83的总数为三
片。
采用上述实施例实施方式，用于在轴承的支撑瓦41、正推力瓦42和油温测试中，如
下表2所示，运行三小时后，支撑瓦41温度趋于稳定在44℃以内，支撑瓦41内的油温趋于稳
定在38℃左右；正推力瓦42温度趋于稳定在41℃以内，正推力瓦42内的油温趋于稳定在36
℃左右；相对于现有常规的轴承，其轴瓦可降低达14℃，油温可降低达19℃。
支撑瓦编号
1
2
3
4
5
油温
初始温度（℃）
26.5
26.3
26.4
26.5
26.7
26.2
1h(℃)
32.3
32.7
32.5
31.8
31.9
32.5
2h(℃)
40.3
41.3
40.6
41.2
42.2
37.6
3h(℃)
41.7
42.4
41.9
42.5
43.1
38.1
正推力瓦编号
1
2
3
4
5
油温
初始温度（℃）
26.6
26.4
26.5
26.7
26.6
26.3
1h(℃)
30.7
31.1
30.4
31.3
30.8
30.6
2h(℃)
37.9
38.2
38.8
38.9
39.3
35.8
3h(℃)
39.3
40.1
39.2
40.8
40.5
36.2
表2
实施例二
与实施例一不同之处在于：如图19所示，所述支撑瓦41的内侧面包含至少两条注油槽
411，所述注油槽411螺旋分布在支撑瓦41的内侧面。采用常规的油槽结构，其远离油槽区域
容易出现油膜断裂，油膜断裂带的滑动摩擦产热大，导热速度慢，容易造成烧瓦；该种方式
能有效防止轴瓦与轴体间油膜的断裂。
采用上述实施例实施方式，用于在轴承的支撑瓦41和油温测试中，运行三小时后，
支撑瓦41温度趋于稳定在44.5℃以内，油温趋于稳定在35℃左右。
实施例三
与实施例一不同之处在于：如图20所示，所述排油槽412包括第一排油槽412a和第二排
油槽412b，第一排油槽412a和第二排油槽412b分别位于注油槽411的两端，所述第一排油槽
412a与注油槽411的间距为30mm，所述第二排油槽412b与注油槽411的间距为30mm，所述第
一排油槽412a设有排油孔414，所述第一排油槽412a通过排油孔414与第一油腔6连通，所述
第二排油槽412b为半开放槽，直接与第一油腔6连通。
采用上述实施例实施方式，用于在轴承的支撑瓦41和油温测试中，运行三小时后，
支撑瓦41温度趋于稳定在44.5℃以内，油温趋于稳定在36.5℃左右。
实施例四
与实施例三不同之处在于：所述排油槽412包括第一排油槽412a和第二排油槽412b，第
一排油槽412a和第二排油槽412b分别位于注油槽411的两端，所述第一排油槽412a与注油
槽411的间距为15mm，所述第二排油槽412b与注油槽411的间距为15mm，所述第一排油槽
412a设有排油孔414，所述第一排油槽412a通过排油孔414与第一油腔6连通，所述第二排油
槽412b为半开放槽，直接与第一油腔6连通。
采用上述实施例实施方式，用于在轴承的支撑瓦41和油温测试中，运行三小时后，
支撑瓦41温度趋于稳定在44℃以内，油温趋于稳定在35.5℃左右。
实施例五
与实施例一不同之处在于：如图21所示，所述排油槽412包括第一排油槽412a和第二排
油槽412b，第一排油槽412a和第二排油槽412b分别位于注油槽411的两端，所述第一排油槽
412a与注油槽411的间距为0 mm，也即第一排油槽412a与注油槽411直接联通，所述第二排
油槽412b与注油槽411的间距为0 mm，也即第二排油槽412b与注油槽411直接联通，所述第
一排油槽412a设有排油孔414，所述第一排油槽412a通过排油孔414与第一油腔6连通，所述
第二排油槽412b为半开放槽，直接与第一油腔6连通。
采用上述实施例实施方式，用于在轴承的支撑瓦41和油温测试中，运行三小时后，
支撑瓦41温度趋于稳定在46.5℃以内，油温趋于稳定在33.5℃左右。
实施例六
与实施例一不同之处在于：如图22和图23所示，所述带油面511设有环形的带油槽512，
所述带油槽512中环形分布有叶片513。采取该种结构，能提高高压出油口911的油压，从而
增大冷却油的循环流速；在油温测试中，油温趋于稳定时的温度。
采用上述实施例实施方式，用于在轴承的支撑瓦41和油温测试中，运行三小时后，
支撑瓦41温度趋于稳定在43.5℃以内，油温趋于稳定在36.5℃左右。
实施例七
与实施例一不同之处在于：所述第二油腔7包含两个水平并列的分腔73，所述各分腔73
串联连通，各个分腔73内安装有冷却器8，所述各冷却器8的流道通过串联连通。所述各冷却
器8的液流方向与各分腔73内冷却油液流方向相同。所述冷却器8包含多根冷却管81，各冷
却管81并联，各冷却管81的进水端共同连接一个连接法兰84，各冷却管81的出水端共同连
接到另一个连接法兰84；所述冷却器8中的底孔流道隔板82和顶孔流道隔板83的总数为八
片。
采用上述实施例实施方式，用于在轴承的支撑瓦41和油温测试中，运行三小时后，
支撑瓦41温度趋于稳定在48.5℃以内，油温趋于稳定在41℃左右。
实施例八
与实施例一不同之处在于：如图24所示，所述高压出油口911与注油槽411的连通油道
为第一油道913，用于对支撑瓦41滑动接触面的冷却，所述高压出油口911与甩油腔31的连
通油道为第二油道914，所述第一油道913和第二油道914中分别设有用于稳定流量的第一
流量调节阀915与第二流量调节阀916。由于第一油道913的连接终端和第二油道914的连接
终端具有不同的油阻，且其油阻受温度影响较大，当油阻差异发生变化时，容易导致第一油
道913和第二油道914的流量发生变化，出现少油或断油的现象；采用该结构，能有效防止其
中的一个油道断油或流速减小较大，从而有效防止烧瓦，保持较高的热交换效率。
作为上述实施方式的进一步具体说明，如图25所示，所述第一流量调节阀915与第
二流量调节阀916具有相同结构，所述第一流量调节阀915包括阀座f11、流孔f12、阀体f13
和弹性部件f14，流孔f12贯穿阀座f11，流孔f12包括进液端流孔f15和出液端f16，阀体f13
设置在出液端f16，阀体f13通过弹性部件f14连接在阀座f11上，阀体f13与出液端f16之间
为液流道f17。采用该结构，根据伯努利效应，其液流道f17的宽度随流速的增大而变小，从
而实现自动平衡调节，使第一油道913和第二油道914均能保持稳定的流速，避免第一油道
913与第二油道914中冷却油分流不稳定，避免因第一油道913或第二油道914的流量过小而
烧瓦。
采用上述实施例实施方式，用于在轴承的支撑瓦41、正推力瓦42和油温测试中，运
行三小时后，支撑瓦41温度趋于稳定在42.5℃以内，支撑瓦41内的油温趋于稳定在37℃左
右；正推力瓦42温度趋于稳定在42℃以内，正推力瓦42内的油温趋于稳定在36.5℃左右。
实施例九
与实施例八不同之处在于：如图26所示，所述第一流量调节阀915与第二流量调节阀
916具有相同结构，所述第一流量调节阀915包括阀座f11、流孔f12、阀体f13和弹性部件
f14，所述流孔f12贯穿阀座f11，所述阀座f11中部设有阀腔f18，阀腔f18与流孔f12垂直，阀
腔f18底部连通流孔f12，阀腔f18的底部端为腔底端f181，阀腔f18的开口端为腔口端f182，
阀体f13设置在阀腔f18内，所述弹性部件f14的一端固定连接在腔口端f182，另一端连接阀
体f13；所述腔底端f181呈球面状，所述阀体f13呈球状，所述腔底端f181与阀体f13之间为
液流道f17。采用该结构，根据伯努利效应，其液流道f17的宽度随流速的增大而变小，从而
实现自动平衡调节，使第一油道913和第二油道914均能保持稳定的流速，避免第一油道913
与第二油道914中冷却油分流不稳定，避免因第一油道913或第二油道914的流量过小而烧
瓦。
采用上述实施例实施方式，用于在轴承的支撑瓦41、正推力瓦42和油温测试中，运
行三小时后，支撑瓦41温度趋于稳定在42℃以内，支撑瓦41内的油温趋于稳定在36.5℃左
右；正推力瓦42温度趋于稳定在41.5℃以内，正推力瓦42内的油温趋于稳定在36.5℃左右。
实施例十
与实施例八不同之处在于：如图27所示，所述瓦座3外径侧设有环形散热槽35，所述环
形散热槽35内设有轴向支撑件36，所述轴向支撑件36的两端分别连接环形散热槽35的两
端，所述环形散热槽35内还设有径向散热片37。上述本发明所公开的任意技术方案除另有
声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的
技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有
代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的
技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应
该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明
外，上述词语并没有特殊的含义。
另外，上述本发明公开的任意技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术
语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任意部件
既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽
管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然
可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发
明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。