CN102457126B - 旋转电机的密封油供给设备 - Google Patents

Abstract

一种密封油供给设备(10)包括扩展槽(11)、浮子式捕获槽(12)和抽气槽(13)。扩展槽(11)被配置用于收集和储存从密封单元(4)流到壳体(3)里面的密封油(S)。浮子式捕获槽(12)被与扩展槽(11)水平地成一体，并且被连接到所述扩展槽(11)上，以使密封油(S)的液位与所述扩展槽(11)的高度基本上相同。所述浮子式捕获槽(12)包括浮阀(121)。抽气槽(13)被置于低于所述扩展槽(11)和浮子式捕获槽(12)的位置，并且用于储存从所述浮阀(121)流出的密封油(S)。

Description

旋转电机的密封油供给设备

技术领域

此处描述的实施例大致涉及用于密封冷却介质从而冷却机器内部的旋转电机的密封油供给设备。

背景技术

使用氢气作为冷却介质用于冷却线圈和机器内部的结构的旋转电机例如涡轮发电机在转子轴和壳体之间提供有密封单元。密封单元利用在高于壳体里面压力的压力下供给的密封油密封壳体或旋转电机里面的氢气。密封油被从密封油供给设备供给至密封单元，从而一直从密封单元流到壳体的里面和外面。密封油供给设备收集流到壳体里面和外面的密封油，并且将油返回密封单元。

氢气混合到流入外壳里面的密封油中。密封油供给设备被提供有扩展槽、浮子式捕获槽和抽气槽，作为用于去除氢气的独立的单元。流到壳体里面的密封油被供给至扩展槽，在这里大部分氢气气泡被除去。然后，密封油被送至浮子式捕获槽。浮子式捕获槽被提供有浮阀，当储存的密封油的液位超过某一水平时浮阀将密封油排放到抽气槽。

从密封单元至浮阀的区域被保持在与壳体里面相同的压力下，并且抽气槽被敞开至大气压。扩展槽被设置在高于浮子式捕获槽的位置，以将密封油送至浮子式捕获槽。扩展槽被设置在高于抽气槽的位置，以使密封油从扩展槽流至抽气槽，即使壳体里面的压力降低至大气压。

理想地，浮子式捕获槽被设置在扩展槽和抽气槽的高度之间的高度，以使密封油流至抽气槽，即使壳体的里面接近大气压。然而，建筑物应该具有足够的高度和安装空间，以使槽的液位之间具有足够的高度差，从而密封油在槽之间流动。因为浮子式捕获槽内的压力变成与壳体里面的压力相同，并且即使浮子式捕获槽被设置在低于抽气槽的位置密封油也可以流向抽气槽。因此，如果在建筑物内没有提供足够的高度差，扩展槽只位于稍稍高于抽气槽的位置，并且浮子式捕获槽被设置在低于抽气槽的位置。

然而，如果浮子式捕获槽的位置低于抽气槽的位置，那么当旋转电机的壳体里面的压力降低到接近大气压并且浮阀打开时密封油可能从抽气槽向后流动。浮阀只在液位降低时才关闭。因此，当浮子式捕获槽充满密封油时液位很难确认。因此，密封油的液位是未知的直到密封油溢出扩展槽并流到旋转电机内部。

EP2079151A1公开了一种用于发电厂的发电机的双回路结构的密封油供给设备。密封油供给设备具有用于来自发电机壳体的填充有氢气的密封油的排气回路，其中，密封油用于密封转子轴和密封环之间的密封缝隙。排气回路包括用于收集从壳体提取的密封油的去泡沫槽以及与去泡沫槽相连接以与其形成连通的容器系统的分离的浮子捕获槽。另一去泡沫槽和真空油槽被置于浮子捕获槽下游。

EP2189688A1公开了另外一种用于发电厂的发电机的单一回路结构的密封油供给设备，其包括彼此连通并且与发电机的壳体相连通以从密封油中去除溶解在密封油中的氢气的空气侧油槽、气体测油槽以及真空油槽。

发明内容

本发明提供了一种如权利要求1所述的密封油供给设备。优选的实施例在附属权利要求中限定了。

附图说明

图1是被提供有第一实施例的密封油供给设备的旋转电机的示意性剖视图；

图2是第二实施例的密封油供给设备的示意性剖视图；

图3是第三实施例的密封油供给设备的示意性剖视图；

图4是第四实施例的密封油供给设备的示意性剖视图；以及

图5是图4中示出的密封油供给设备的内部管道的端部被放大了的剖视图。

具体实施方式

实施例提供了密封油供给设备，其通过简化配置保持功能（configurationmaintaining function）平稳地循环密封油而不需要额外的电源，并且提供了包括密封油供给设备的旋转电机。

根据实施例的一个方面，密封油供给设备包括扩展槽、浮子式捕获槽和抽气槽。扩展槽被配置成收集和储存从密封单元流到壳体内部的密封油，所述密封单元被配置成通过流动密封油而在从转子的两端伸出的轴与覆盖转子的壳体之间密封。浮子式捕获槽被与扩展槽在水平上一体地提供，并且被连接到扩展槽上，以使密封油的液位与扩展槽的高度大致相同。浮子式捕获槽包括浮阀，在内部储存的密封油的液位超过预定高度时浮阀打开以排泄密封油。抽气槽被设置在低于扩展槽和浮子式捕获槽的位置，并且被配置成储存从浮阀流出的密封油。

现在参考图1解释被提供有第一实施例的密封油供给设备10的旋转电机1。旋转电机1包括转子2、壳体3、密封单元4和密封油供给设备10。壳体3构成外部箱体以覆盖转子2和设置于转子外围时的定子。旋转电机1利用氢气G作为冷却介质，用于冷却转子2的线圈和定子以及设置于壳体3内部的其它结构。密封单元4设置于壳体3和从转子2的两端伸出的轴21之间，并且在壳体内充填氢气G。

密封单元4包括安装在轴21上的密封环41。密封油供给设备10在高于氢气G的压力下供给密封油S到轴21和密封环41之间的间隙，并且防止氢气G流出壳体3。供给到轴21和密封环41之间的间隙的密封油S流到密封单元4的里面和外面。下文中，通过密封单元4保持于高于大气压的压力下的壳体3的里面可以称为“内侧”，而开放到大气压的一侧被称为“外侧”。密封油供给设备10收集从密封单元4流出的密封油S，并且使其返回到密封单元4。氢气G的气泡混合到刚从密封单元4流出流向内侧的密封油S内。

密封油供给设备10至少包括扩展槽11、浮子式捕获槽12和抽气槽13，作为用于从密封油S中除去氢气G气泡的独立的单元。扩展槽11被成对提供，与设置在转子2两端的一对密封单元4相对应。每个扩展槽11收集从相应的密封单元4通过内部管道111流到壳体3内部的密封油S，并且临时储存密封油。在密封油被临时储存的同时，混合到密封油S中的氢气气泡升高并且几乎被除去。

浮子式捕获槽12被与一对扩展槽11水平地一体形成，并且被提供有浮阀121。在第一实施例中浮子式捕获槽12被设置于扩展槽11之间。因此，扩展槽11和浮子式捕获槽12被构造成通过分隔壁W分隔成三个室的一个多功能槽。在本实施例中，形成为一体的浮子式捕获槽12和扩展槽11可以是被分隔壁W分成三个隔室的一个细长的圆柱形槽。当内部储存的密封油S的液位超过预定高度时，浮阀121被打开以排出密封油S。因此，从密封单元4至浮阀121的区域被保持在与内侧相同的压力下。

扩展槽11和浮子式捕获槽12在低于密封油S液位的部分中分别被设置有连通阀112和122，并且通过油管道113相连接。扩展槽11的一个被通过设置在高于密封油S液位的部分中的排气管114连接至浮子式捕获槽12。浮子式捕获槽12被通过排气管114连接至右侧上的扩展槽11，如在图1的第一实施例中所示。排气阀115被设置于排气管114的中间，以当人孔123的舱口124被打开以检查浮子式捕获槽12时防止氢气G从通过排气管114相连的扩展槽11流出。排气阀115在旋转电机1正常操作时一直打开。

因为浮子式捕获槽12被连接至两个扩展槽11，如上所述，所以这两个扩展槽11中的密封油S的液位变得基本相同。油管道113是U形的，以防止扩展槽11中的气体循环地流入旋转电机1，即便扩展槽11的内部压力变得不同。这里提及的U形管道是指连接具有设置在连接对象的竖直下方的部分的这些连接对象的管道，在本实例中例如为浮子式捕获槽12和扩展槽11，或者连接被连接对象底部的部分的管道。换句话说，U形管道是指只允许液体、密封油S流动而不允许气体流动的管道或连接部。U形管道使得在这些室的气体不相连通时，包含在被连接对象中的位于被连接对象的液位上方的气体压力不同。

另外，在第一实施例中，因为储存在扩展槽11中的密封油S可以被排放到下游而不经过浮子式捕获槽12，所以从浮阀121伸出的出口管道14的中间部分被通过旁路管道15连接到扩展槽11的底部。出口管道14在与旁路管道15连接的连接部16的上游设置有密封阀141。旁路管道15在中间部分被提供有旁通阀151用于控制密封油S的流速。

另外，旁路管道15被提供有刚好从旁通阀151转出的连接旁通阀151的上游和下游的子-旁路管道17。子-旁路管道17被提供有子-旁通阀171用于比旁通阀151更精密地控制密封油S的流速。当旋转电机1正常操作时，密封阀141一直敞开并且旁通阀151和子-旁通阀171一直关闭。

抽气槽13被置于低于扩展槽11和浮子式捕获槽12的位置。抽气槽13被连接至出口管道14用于储存从浮阀121流出的密封油S，并且收集通过外部管道131的密封油S用于储存从密封单元4流到外侧的密封油S。抽气槽13被敞开到大气压中。

当如上所述配置的旋转电机1正常操作时，密封油S被通过密封油供给设备10供给至密封单元4。流到内侧的密封油S在被储存在扩展槽11中时几乎除去了所有氢气气泡，然后密封油S被送至浮子式捕获槽12。密封油S被储存在浮子式捕获槽12内直到浮阀121打开，并且剩余的氢气气泡在此过程中被进一步去除。在浮阀121打开后密封油S从浮子式捕获槽12流出，并且被输送到抽气槽13。

从内侧收集的密封油S在抽气槽13中被暴露于大气压下，并且被内部压力溶解在密封油中的氢气G被进一步排出。混合到从外侧收集的密封油S中的空气气泡在抽气槽13中被除去。然后，密封油S被从抽气槽13送至主油箱。

如果在如上所述配置的旋转电机1中浮阀121失效，连通阀112和122、密封阀141和排气阀115关闭，旁通阀151和子-旁通阀171打开，并且供给至密封单元4的密封油S流进抽气槽13。这时，调节旁通阀151和子-旁通阀171的打开度从而单独控制两个扩展槽11的流速。

在提供于旋转电机1内的密封油供给设备10中，临时储存密封油S并且去除混合在密封油S中的氢气气泡的扩展槽11被与浮子式捕获槽12构造成一体，这防止了氢气G流到外面。另外，因为扩展槽11和浮子式捕获槽12被通过U形油管道113连接，所以即使扩展槽11被放置在与浮子式捕获槽12相同的高度，扩展槽11中的密封油S的液位也被保持恒定。然而，例如，当细长的圆柱形容器被用作扩展槽11和浮子式捕获槽12时，液体表面积随扩展槽11中的密封油S的液位的高度而变化。即使在这种情况下，因为扩展槽11和浮子式捕获槽12被通过U形油管道113连接，扩展槽11中的表面积可以保持恒定用于去除氢气。

因为，两个扩展槽11和一个浮子式捕获槽12被构造成一体并且设置在高于抽气槽13的位置，密封油S的液位被保持于恒定的高度，在此高度下，浮阀121在所有压力范围内打开，即使旋转电机1的壳体3的内部有压力从大气压力变化到额定压力。

扩展槽11和浮子式捕获槽12在密封油供给设备10中设置在同一水平，并且这些槽被构造成一体。因此，减少了设备中管道的数目，并且该设备被安装在更小的空间内。另外，在密封油供给设备10中，当浮阀121的出口管道14被通过旁路管道15连接至两个扩展槽11的下部分时，通过对每个旁通阀151提供具有微小流速的具有子-旁通阀171的子-旁路管道17而复制旁路路线。因为安装有具有不同流速的两种类型的阀，例如旁通阀151和子-旁通阀171，所以旁通阀151粗略地控制密封油S的流速，并且子-旁通阀171精密地控制流速，由此，即使浮阀121坏掉，从扩展槽11流出的密封油S的流速也得到精细控制。

下面，参考图2解释第二实施例的密封油供给设备10。在图2中，与第一实施例的密封油供给设备10的那些具有相同功能的部件被给与了相同的参考标记，并且省略了对它们的解释。必要时参考第一实施例的描述和附图。

在第二实施例的密封油供给设备10中，扩展槽11和浮子式捕获槽12分别被提供有表示储存在每个槽中的密封油S的液位的液面计116和液面计126。与连接扩展槽11和出口管道14的旁路管道15设有子-旁路管道不同，能够流过大体积流体并且能够精密控制流速的阀被提供作为旁通阀151。其它结构与第一实施例的密封油供给设备10相同。

如上所述配置的第二实施例的密封油供给设备10很容易通过液面计116和126检查扩展槽11和浮子式捕获槽12中的密封油S的液位。浮子式捕获槽12的液面计126只表示流到设置于转子2两端的密封单元4内侧的密封油S的总流速。然而，通过监视每个扩展槽11的液面计116，可以知道流到每一侧的密封单元4内侧的密封油S的流速。根据监视结果，调节设置在内部管道111中间的连通阀112和其它阀的打开度，并且通过密封单元4的密封环境得到很好地保持。

另外，因为扩展槽11的液面计116被单独监视和比较，所以很容易在早期检测到有缺点的密封单元4。另外，在第二实施例的密封油供给设备10中，扩展槽11和浮子式捕获槽12被构造在一体中的相同高度，并且提高了检查液面计116和126的效率。

除旁路管道15和旁通阀151之外，第二实施例的密封油供给设备10可以被提供有子-旁路管道17和子-旁通阀171，如第一实施例的密封油供给设备10一样。

现在参考图3解释第三实施例的密封油供给设备10。在图3中，与第一实施例的密封油供给设备10中的那些具有相同功能的部件被给与相同的参考标记，并且将省略了对它们的解释。必要时参考第一实施例的描述和附图。

在第三实施例的密封油供给设备10中，在连接到连通阀122下游中的连接部18上的油管道113被连接到出口管道14的密封阀141下游的部分中，只提供了一个旁路管道15和旁通阀151。其它结构与第一实施例的密封油供给设备10相同，这里省略了对它们的解释。

在第三实施例的密封油供给设备10中，连通阀122和密封阀141关闭，并且连通阀112和旁通阀151打开，以使密封油S从扩展槽11流出而不使用出口管道14。调节连通阀112的打开度以控制从每个扩展槽11流出的密封油S的流速。

根据第三实施例的密封油供给设备10，除第一实施例的密封油供给设备10的效果外，将多个旁路管道15和旁通阀151减少到一个。扩展槽11和浮子式捕获槽12周围的管道和阀的结构被简化了，并且因此降低了制造成本。

现在参考图4和5解释第四实施例的密封油供给设备10。在图4和5中，与第一实施例的密封油供给设备10中的那些具有相同功能的部件被给与相同的参考标记，并且将省略了对它们的解释。必要时参考第一实施例的描述和附图。

在第四实施例的密封油供给设备10中，浮子式捕获槽12被成对设置，与如图4中示出的一对扩展槽11相对应。在第四实施例中，一对浮子式捕获槽12以一体的形式设置于一对扩展槽11之间。虽然浮子式捕获槽12之间的分界面被分隔壁W封闭，但扩展槽11和浮子式捕获槽12之间的分界面通过位于密封油S液位的上方和下方的多孔板WP连接。换句话说，一对扩展槽11和一对浮子式捕获槽12被构造成通过分隔壁W和多孔板WP分隔成四个隔室的一个多功能槽。

在密封油供给设备10中，通过多孔板WP连接的扩展槽11和浮子式捕获槽12中的密封油S的液位被保持于相同的高度。当流进被连接的扩展槽11中的密封油S的液位达到预定的高度时，每个浮子式捕获槽12的每个浮阀121被打开。因此，在如上所述配置的第四实施例的密封油供给设备10中，连通阀112和122、油管道113、排气管114和排气阀115不是必须的，与第一实施例的密封油供给设备10不同。

即使在密封单元4之间产生了一点压力差，它对被分隔壁W隔开的浮子式捕获槽12也没有影响。旁路管道15将每个扩展槽11连接至密封阀141下游中的出口管道14。如第一实施例中一样，连接旁通阀151的上游和下游的子-旁路管道17可以另外被提供有子-旁通阀171。

混合在从内部管道111流进扩展槽11中的密封油S中的氢气气泡在扩展槽11中升高，并且被多孔板WP防止流入浮子式捕获槽12。内部管道111的端部接触被浮子式捕获槽12的浮阀121分隔开的内壁，并且使密封油S如图5中所示沿着内壁流入。在此配置中，密封油S的液位在扩展槽11内保持平静，并且浮阀121的工作稳定。

多孔板WP可以是网或浮式障碍物，只要其允许密封油S从扩展槽11平稳地流进浮子式捕获槽12并且防止氢气气泡扩散到浮子式捕获槽即可。如果当密封油S进入浮子式捕获槽时液位几乎不被扰乱，则可以不提供多孔板WP。如果，如第二实施例中一样，在两个扩展槽和浮子式捕获槽12中提供液面计，则很容易检测密封油S的流速。

如上所述配置的第四实施例的密封油供给设备10不同于第一实施例的密封油供给设备10在于扩展槽11的下部分中的油管道113和上部分中的排气管114以及浮子式捕获槽12被去除了，对应于每个扩展槽11添加了一个浮子式捕获槽12，并且用多孔板WP代替了扩展槽11和浮子式捕获槽12之间的分隔壁W。此配置通过使扩展槽11和浮子式捕获槽12中的密封油S的液位保持在同一高度而获得了如第一实施例的密封油供给设备10中一样的优势，并且连接到扩展槽11和浮子式捕获槽12外面的管的数目减少了。因为零件的数目减少了，所以降低了密封油供给设备10的安装成本。

第一至第四实施例中的扩展槽11和浮子式捕获槽12被彼此水平地并肩设置为一个容器。然而，完整的图并不限制与图1至4中示出的那些。扩展槽11和浮子式捕获槽12可以通过用从中心线在径向方向上延伸的分隔壁W划分竖直的圆柱形容器而形成。

根据在前面解释的每个实施例，通过简化配置保持功能，提供了一种平稳地循环密封油而不需要额外的电源的密封油供给设备，以及提供有密封油供给设备的旋转电机。

Claims (9)

1.一种密封油供给设备，包括：

用于除去氢气气泡的扩展槽，所述扩展槽被配置用于收集和储存从密封单元流到壳体里面的密封油，所述密封单元被配置用于通过流动密封油在从转子的两端伸出的轴与覆盖转子的壳体之间密封；

浮子式捕获槽，其与所述扩展槽水平地一体形成，并且被连接到所述扩展槽上，以使浮子式捕获槽中的密封油的液位与所述扩展槽中密封油的高度相同，所述浮子式捕获槽包括浮阀，当所述浮子式捕获槽里面储存的密封油的液位超过预定高度时，所述浮阀打开以排放密封油；以及

用于除去混合在密封油内的空气气泡的抽气槽，所述抽气槽被置于低于所述扩展槽和浮子式捕获槽的位置，并且配置用于储存从所述浮阀流出的密封油；以及

旁路管道，其被配置用于将储存在所述扩展槽中的密封油排放到抽气槽而不流经所述浮子式捕获槽。

2.根据权利要求1所述的密封油供给设备，其中，

所述扩展槽被提供为一对，与在所述轴的两端提供的一对密封单元相对应，并且

所述浮子式捕获槽被与成对提供的所述扩展槽连续地形成，在低于密封油液位的部分中连接到一对扩展槽上，并且在高于所述液位的部分中连接到所述扩展槽的一个上。

3.根据权利要求1所述的密封油供给设备，其中，

所述浮子式捕获槽被提供为一对，分别与成对提供的扩展槽中的每一个相对应。

4.根据权利要求3所述的密封油供给设备，还包括：

由所述扩展槽和浮子式捕获槽之间的多孔板制成的分隔壁。

5.根据权利要求4所述的密封油供给设备，还包括：

内部管道，其被配置成用从所述密封单元流到所述壳体里面的密封油供给所述扩展槽，所述内部管道使密封油沿着远离所述浮阀的所述扩展槽的内壁流动。

6.根据权利要求2所述的密封油供给设备，其中，

所述扩展槽和浮子式捕获槽包括液面计，用于指示所储存的密封油的液位。

7.根据权利要求2所述的密封油供给设备，还包括：

所述旁路管道中的旁通阀，用于控制密封油的流速。

8.根据权利要求7所述的密封油供给设备，其中，

所述旁路管道包括配置成围绕着所述旁通阀设置的子旁路管道，和位于所述子旁路管道中的子旁通阀，所述子旁通阀被配置成比所述旁通阀更精密地控制密封油的流速。

9.根据权利要求1所述的密封油供给设备，还包括：

U形管道，其被配置用于连接所述扩展槽和浮子式捕获槽。