CN102322386B - 一种海流能发电装置的水下密封方法 - Google Patents

一种海流能发电装置的水下密封方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于新能源发电领域，具体涉及一种海流能发电装置的水下密封方法，该方法将机舱内部空间分成四个腔室，外部油液源向第一腔室中注入油液保持第一腔室与外部海水压力的平衡，外部气体源向第二腔室充入气体保持第二腔室与第一腔室之间的压力平衡，从第二腔室开始，依次通过两个气体单向阀，逐级降低第三腔室和第四腔室内的压力等级，从而提高第四腔室静密封的可靠性。采用本发明，通过平衡机舱内外部压力及机舱内部各腔室之间的压力，而达到改善密封套件的工况的目的，提高了动密封和静密封的可靠性和密封效果。在机舱内部采用多级密封，有效防止机舱外部海水及第一腔室内部的油液进入第四腔室损坏发电机。

Description

一种海流能发电装置的水下密封方法
技术领域
本发明属于新能源发电领域，具体涉及一种海流能发电装置的水下密封方法。
背景技术
开发利用可再生能源已成为应对全球能源危机°解决环境污染问题、实现社会经济可持续发展的重要手段。海流能是一种储量丰富的可再生能源，海流能发电装置就是一种以捕获海水动能来发电的方式来开发利用海流能的装置。
对于海流能发电装置来说，水下密封方法是其关键技术之一。海流能发电装置所处的恶劣工况条件使得海流能发电装置更换密封件不方便、成本高，所以所采用的水下密封方法必须能保证机组可以长时间地在水下工作。但是，复杂的水下密封方法又会引起过多的功率损耗，导致机组效率的降低。
根据被密封部件间是否存在相对运动，水下密封方法可分为静密封和动密封两种方法。静密封通常使用如电缆线的出头、液压管的接头等构件来进行密封，静密封方法相对简单而且成熟。考虑到需要保证密封的可靠性和长久性，以及需要保证密封件的摩擦损耗尽量小用以保证海流能发电装置较高的效率和较好的启动特性，与采用静密封方法相比，叶轮(叶片和轮毂统称叶轮)的主轴与机舱之间采用动密封方法的难度比较大。
现有的海流能发电装置的水下密封方法通常采用普通的组合油封方法或者浮动式机械密封方法来进行密封。对于组合油封方法来讲，在海流能发电装置内外部压差作用下，密封件磨损较快，随着密封件的磨损和失效，将导致海水渗漏进入机舱内部，损坏主轴轴承和齿轮箱，从而进一步损坏发电机。浮动式机械密封方法对海流能发电装置的加工精度和安装工艺的要求比较高，间接地提高了海流能发电装置的加工成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种海流能发电装置的水下密封方法，该方法将机舱内部分为四个腔室，通过向第一腔室充入油液的方式平衡外部海水压力，提高了动密封的可靠性；通过向第二腔室充入一定压力气体的方式平衡第一腔室内油液压力，通过逐级降低第三腔室和第四腔室内部压力的方式，提高了第四腔室中静密封的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种海流能发电装置的水下密封方法，在主轴穿过机舱壁处采用密封套件进行密封，将机舱内部空间分成四个腔室，依次为第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室。主轴穿过充满油液的第一腔室和第一隔板伸入第二腔室，将主轴与位于第二腔室中的联轴器的一端相连接；将齿轮箱安装在第三腔室中，齿轮箱的输入轴穿过第二隔板伸入第二腔室，将齿轮箱的输入轴与联轴器的另一端相连接。齿轮箱的输出轴穿过第三隔板伸入第四腔室，将齿轮箱的输出轴与位于第四腔室中的发电机相连接。
外部油液源通过机舱上的进液孔向第一腔室中注入油液，油液充满第一腔室，使得第一腔室内的油液压力与外部海水压力平衡。外部气体源通过机舱上的进气孔向第二腔室中充入压力可控的气体，使得第二腔室内的气体压力与第一腔室内的油液压力平衡。
在第二腔室与第三腔室之间的第二隔板上，开设第一通孔，在第一通孔处安装第一气动单向阀，第一气动单向阀打开时可以使得气体从第二腔室流入第三腔室。在第三腔室与第四腔室之间的第三隔板上，开设第二通孔，在第二通孔处安装第二气动单向阀，第二气动单向阀打开时可以使得气体从第三腔室流入第四腔室。
进一步的，可以在主轴穿过第一隔板处、在齿轮箱的输入轴穿过第二隔板处和在齿轮箱的输出轴穿过第三隔板处均采用内包骨架油封进行密封。
进一步的，所述密封套件包括密封壳体和密封圈，将若干个密封圈安装在密封壳体内部，在相邻的两个密封圈之间安装一个隔套将两个相邻的密封圈隔开；在主轴上先套上一个耐磨套筒，然后将密封套件套在耐磨套筒上。
进一步的，可以将发电机的电缆线通过固定在机舱壁上的电缆固定头引出到机舱外面。
进一步的，所述第一气动单向阀和第二气动单向阀的开启压力可以调节。
采用本发明具有如下的有益效果：
1、采用本发明所述的一种海流能发电装置的水下密封方法，通过向第一腔室充入油液的方式平衡外部海水压力，改善密封套件的工况，提高了动密封的可靠性和密封效果。
2、采用本发明所述的一种海流能发电装置的水下密封方法，通过向第二腔室充入一定压力气体的方式平衡第一腔室内油液压力，提高了第一腔室与第二腔室间的密封可靠性。
3、采用本发明所述的一种海流能发电装置的水下密封方法，通过逐级降低第三腔室和第四腔室内部压力的方式，既使得第二腔室与第一腔室之间压力平衡，又使得第四腔室的压力相对较低，有利于第四腔室与机舱外部环境之间的静密封，提高了静密封的可靠性。
4、采用本发明所述的一种海流能发电装置的水下密封方法，在机舱内部采用多级密封，有效防止机舱外部海水及第一腔室内部的油液进入第四腔室损坏发电机。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明一种海流能发电装置的水下密封方法实施例的示意图；
图2为本发明实施例的密封套件局部安装示意图。
具体实施方式
参照附图1和2所示。一种海流能发电装置的水下密封方法，该方法将机舱3内部分成四个腔室，依次为第一腔室31、第二腔室32、第三腔室33和第四腔室34，在第一腔室31内充满油液，在第二腔室32内充满气体，分别将齿轮箱7和发电机8安装在第三腔室33和第四腔室34中。
在主轴1穿过机舱3壁处采用密封套件2进行动密封，安装时，先在主轴1上套上一个耐磨套筒11，然后将密封套件2套在耐磨套筒11上。所述密封套件2包括密封壳体21和密封圈22，将三个密封圈22安装在密封壳体21内部，在相邻的两个密封圈22之间安装一个隔套23将两个相邻的密封圈22隔开。
外部油液源通过机舱3上的进液孔311向第一腔室31中注入油液，油液充满第一腔室31，使得第一腔室31内的油液压力与外部海水压力平衡，采用这种压力平衡方式，有利于提高主轴1进入机舱3处的动密封的可靠性和长久性，可以有效防止海水渗透进入机舱3中。
主轴1穿过充满油液的第一腔室31和第一隔板41伸入第二腔室32，将主轴1与位于第二腔室32中的联轴器6的一端相连接。为了防止第一腔室31中的油液进入第二腔室32，在主轴1穿过第一隔板41处采用内包骨架油封9进行密封。同时，外部气体源通过机舱3上的进气孔321向第二腔室32中充入一定压力的气体，使得第二腔室32内的气体压力与第一腔室31内的油液压力平衡。采用这种压力平衡方式，可以有效防止第一腔室31中的油液进入第二腔室32，最终目的是为了防止第一腔室31中的油液进入到第四腔室34中损坏发电机8。
齿轮箱7的输入轴71穿过第二隔板42伸入第二腔室32，将齿轮箱7的输入轴71与联轴器6的另一端相连接。齿轮箱7的输出轴72穿过第三隔板(43)伸入第四腔室34，将齿轮箱7的输出轴72与位于第四腔室34中的发电机8相连接。在齿轮箱7的输入轴71穿过第二隔板42处和在齿轮箱7的输出轴72穿过第三隔板43处均采用内包骨架油封9来进行密封，目的是在主轴1穿过第一隔板41处采用内包骨架油封9进行密封的前提下，再增加两级密封，防止第一腔室31中的油液进入到第四腔室34中损坏发电机8。
在第二腔室32与第三腔室33之间的第二隔板42上，开设第一通孔421，在第一通孔421处安装第一气动单向阀51，第一气动单向阀51打开时可以使得气体从第二腔室32流入第三腔室33。在第三腔室33与第四腔室34之间的第三隔板43上，开设第二通孔431，在第二通孔431处安装第二气动单向阀52，第二气动单向阀52打开时可以使得气体从第三腔室33流入第四腔室34。
所述第一气动单向阀51和第二气动单向阀52的开启压力可以调节。当第二腔室32和第三腔室33的压力差大于第一气动单向阀51的开启压力时，打开第一气动单向阀51，将第二腔室32内的气体充入第三腔室33内，直到第二腔室32和第三腔室33的压力差小于第一气动单向阀51的开启压力时，关闭第一气动单向阀51。同样，当第三腔室33和第四腔室34的压力差大于第二气动单向阀52的开启压力时，打开第二气动单向阀52，将第三腔室33内的气体充入第四腔室34内，直到第三腔室33和第四腔室34的压力差小于第二气动单向阀52的开启压力时，关闭第二气动单向阀52。
之所以采用上述第一气动单向阀51和第二气动单向阀52，原因是由于发电机8的电缆线81通过固定在机舱3壁上的电缆固定头10引出到机舱3外面，通过逐级降低第二腔室32、第三腔室33和第四腔室34内的压力，使得第四腔室34的压力相对较低，有利于以电缆固定头10为静密封方式的可靠性。

Claims (5)

1.一种海流能发电装置的水下密封方法，在主轴(1)穿过机舱(3)壁处采用密封套件(2)进行密封，其特征在于：将机舱(3)内部空间分成四个腔室，依次为第一腔室(31)、第二腔室(32)、第三腔室(33)和第四腔室(34)；主轴(1)穿过充满油液的第一腔室(31)和第一隔板(41)伸入第二腔室(32)，将主轴(1)与位于第二腔室(32)中的联轴器(6)的一端相连接；将齿轮箱(7)安装在第三腔室(33)中，齿轮箱(7)的输入轴(71)穿过第二隔板(42)伸入第二腔室(32)，将齿轮箱(7)的输入轴(71)与联轴器(6)的另一端相连接；齿轮箱(7)的输出轴(72)穿过第三隔板(43)伸入第四腔室(34)，将齿轮箱(7)的输出轴(72)与位于第四腔室(34)中的发电机(8)相连接；
外部油液源通过机舱(3)上的进液孔(311)向第一腔室(31)中注入油液，油液充满第一腔室(31)，使得第一腔室(31)内的油液压力与外部海水压力平衡；外部气体源通过机舱(3)上的进气孔(321)向第二腔室(32)中充入压力可控的气体，使得第二腔室(32)内的气体压力与第一腔室(31)内的油液压力平衡；
在第二腔室(32)与第三腔室(33)之间的第二隔板(42)上，开设第一通孔(421)，在第一通孔(421)处安装第一气动单向阀(51)，第一气动单向阀(51)打开时可以使得气体从第二腔室(32)流入第三腔室(33)；在第三腔室(33)与第四腔室(34)之间的第三隔板(43)上，开设第二通孔(431)，在第二通孔(431)处安装第二气动单向阀(52)，第二气动单向阀(52)打开时可以使得气体从第三腔室(33)流入第四腔室(34)。
2.根据权利要求1所述的一种海流能发电装置的水下密封方法，其特征在于：在主轴(1)穿过第一隔板(41)处、在齿轮箱(7)的输入轴(71)穿过  第二隔板(42)处和在齿轮箱(7)的输出轴(72)穿过第三隔板(43)处均采用内包骨架油封(9)进行密封。
3.根据权利要求2所述的一种海流能发电装置的水下密封方法，其特征在于：所述密封套件(2)包括密封壳体(21)和密封圈(22)，将若干个密封圈(22)安装在密封壳体(21)内部，在相邻的两个密封圈(22)之间安装一个隔套(23)将两个相邻的密封圈(22)隔开；在主轴(1)上先套上一个耐磨套筒(11)，然后将密封套件(2)套在耐磨套筒(11)上。
4.根据权利要求2或3所述的一种海流能发电装置的水下密封方法，其特征在于：将发电机(8)的电缆线(81)通过固定在机舱(3)壁上的电缆固定头(10)引出到机舱(3)外面。
5.根据权利要求4所述的一种海流能发电装置的水下密封方法，其特征在于：所述第一气动单向阀(51)和第二气动单向阀(52)的开启压力可以调节。 
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