CN103362722A - 水轮发电机外加动力的气密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水轮发电机外加动力的气密封装置，它包括上气密封盖（1）和下气密封盖（2），上气密封盖（1）与滑转子（3）之间、下气密封盖（2）与滑转子（3）之间均沿轴向设置有三道迷宫密封（4），相邻两个迷宫密封（4）间形成空腔，靠近油池内侧的出气收集腔（6）通过出气管（8）连接油雾分离过滤装置（9），远离油池内侧的进气高压腔（7）通过进气管（10）连接高压气源。本发明的有益效果是：有效解决水轮发电机组“油雾外泄”的难题，极大地改善中、低转速水轮发电机组气密封动力不足的问题；制造工艺简单、成本低、安装维修方便、实用性强；提高了设备的利用率，简化了装置结构。

Description

水轮发电机外加动力的气密封装置

技术领域

本发明涉及发电机密封结构技术领域，特别是水轮发电机外加动力的气密封装置。

背景技术

水轮发电机轴承的“油雾外泄”在水轮发电机中是比较常见的，“油雾外泄”是一个到目前为止未能彻底解决的问题。“油雾外泄”主要表现在两个方面：一方面由推力头内腔挡油管与转轴之间的缝隙溢出，流向发电机转子、污染转子磁极及发电机定子，严重时空冷器、定子线圈及发电机机坑均被油液污染，甚至油液流至水轮机室；另一方面推力轴承油箱内的油液以“油汽”的形态从轴承封油盖上方逸油，附着在发电机集电环及碳刷架上，并聚集在上机架上导轴承盖上。发电机定、转子表面或集电环碳刷架上如果油堆积过多，会影响机组的对地绝缘及散热，加速绝缘的老化，缩短发电机的使用寿命，增加设备的运行、维护成本，对机组安全极为不利。

水轮发电机防止轴承“油雾外泄”主要采用的装置有接触式密封、设置吸排油雾装置及普通的气密封结构三种：接触式密封通过采用弹簧及高分子耐磨密封条能保证在短期内有密封条与转动面的良好接触，从而起到很好的防油雾效果，但长期运行后由于密封件的磨损及弹簧的失效，会逐渐恶化。吸排油雾装置虽可长期作用，但结构相对复杂，且还需要外接电源和相应的控制设备，成本较高。普通的气密封式轴承采用发电机风路循环中的风压带走轴承中产生的油雾，但其仅适用高转速机组，对于中、低转速由于风压不足，仍然无法解决轴承的“油雾外泄”问题。。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种有效解决水轮发电机组油雾外泄难题、制造工艺简单、安装维修方便、提高设备的利用率的水轮发电机外加动力的气密封装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：水轮发电机外加动力的气密封装置，它包括设置于油池上、下两端的上气密封盖和下气密封盖，上气密封盖和下气密封盖分别与油池上端盖和油池下端盖密封连接，上气密封盖与滑转子之间、下气密封盖与滑转子之间均沿轴向设置有三道迷宫密封，每道迷宫密封与滑转子之间均沿轴向设置有两层密封铜环，铜环与滑转子间形成密封，相邻两个迷宫密封间形成空腔，靠近油池内侧的空腔为出气收集腔，远离油池内侧的空腔为进气高压腔，出气收集腔通过出气管连接油雾分离过滤装置，进气高压腔通过进气管连接高压气源。

所述的上气密封盖上还连接有连通上气密封盖内腔体的排油雾管，排油雾管连接油雾分离过滤装置。

所述的进气管、出气管和排油雾管均由多节管路连接而成，直接连接上气密封盖和下气密封盖的管路A通过绝缘接头与其他管路连接。

所述的高压气源为水轮发电机的高压气腔，进气管通过法兰与高压气腔的挡风板上设置的引风孔连接。

所述的高压气源为风机，进气管与风机的出风口连接。

本发明具有以下优点：本发明可以有效解决水轮发电机组“油雾外泄”的难题，极大地改善中、低转速水轮发电机组气密封动力不足的问题。

本发明制造工艺简单、成本低、安装维修方便、实用性强。

本发明将气压通过进气管由进气高压腔向出气收集腔压送，减小了上、下气密封盖与油池内压差，阻止了“油汽”向外溢，从而实现气封，可确保上、下气密封盖动静接触部位不向外渗漏油雾。

本发明充分利用外加风机产生的风压和机组转子自身旋转产生的风压阻止“油汽”外溢，提高了设备的利用率，简化了装置结构。

本发明针对中、低转速机组外加动力的气密封结构进行研发设计，优化了常规结构，解决了中、低速水轮发电机“油雾外泄”的难题，使密封效果得到进一步提高。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图

图2 为本发明的迷宫密封的结构示意图

图3 为本发明的水轮发电机的高压气腔为高压气源的结构示意图

图中，1-上气密封盖，2-下气密封盖，3-滑转子，4-迷宫密封，5-铜环，6-出气收集腔，7-进气高压腔，8-出气管，9-油雾分离过滤装置，10-进气管，11-排油雾管，12-绝缘接头，13-高压气腔，14-挡风板，15-发电机定子。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1所示，水轮发电机外加动力的气密封装置，它包括设置于油池上、下两端的上气密封盖1和下气密封盖2，上气密封盖1和下气密封盖2分别与油池上端盖和油池下端盖密封连接，如图2所示，上气密封盖1与滑转子3之间、下气密封盖2与滑转子3之间均沿轴向设置有三道迷宫密封4，每道迷宫密封4与滑转子3之间均沿轴向设置有两层密封铜环5，铜环5与滑转子3间形成密封，相邻两个迷宫密封4间形成空腔，靠近油池内侧的空腔为出气收集腔6，远离油池内侧的空腔为进气高压腔7，出气收集腔6通过出气管8连接油雾分离过滤装置9，油雾经过滤后流至贮油槽用；进气高压腔7通过进气管10连接高压气源。

所述的上气密封盖1上还连接有连通上气密封盖1内腔体的排油雾管11，排油雾管11连接油雾分离过滤装置9。

所述的进气管10、出气管8和排油雾管11均由多节管路连接而成，直接连接上气密封盖1和下气密封盖2的管路A通过绝缘接头12与其他管路连接。

如图3所示，所述的高压气源为水轮发电机的高压气腔13，进气管10通过法兰与高压气腔13的挡风板14上设置的引风孔连接。

所述的高压气源为油雾分离过滤装置9的风机，进气管10与风机的出风口连接。

本发明结构简单、成本低廉、便于加工且易于现场装配。气密封盖的关键密封部位采用三道迷宫密封4，并形成两个空腔，每道迷宫密封4均嵌有双层密封铜环5，铜环5与滑转子3接触面通过精配加工形成有效密封，可尽量减小动静接触处的间隙。

气压通过进气管10由进气高压腔7向出气收集腔6压送，可确保上、下气密封盖2动静接触部位不向外渗漏油雾，减小了上、下气密封盖2与油池内压差，阻止了“油汽”向外溢，从而实现气封。

进气管10采用不锈钢管，进气管10设有阀门，可调节进气量的大小。

外加动力的油雾分离过滤装置9本体由钢板焊接加工而成，内部设有用来冷凝油雾的装置，还设有油雾收集管、风机、滤网、贮油槽、排油阀及管状油标。为便于观察油位及排油，该装置布置在机坑外壁上。

发电机在运行过程中，油池内会产生大量的“油汽”，部分“油汽”会从密封面溢出，导致油池内外形成较大的压力差，

本发明通过引风至上、下气封盖，减小了上、下气密封盖2与油池内压差，阻止了“油汽”向外溢，从而实现气封。

密闭循环空气冷却的水轮发电机转子在旋转时，均会产生一定的风压，以满足发电机的定、转子通风冷却的要求。对于转子两端设有轴流式风扇的高转速水轮发电机产生的风压会更高一些，发电机定子15与挡风板14组成的空间会形成高压气腔13，如图3所示，在挡风板14的合适位置开引风孔，并通过法兰联接进气管10，进气管10分成两路分别接至上、下气密封盖2外侧的高压腔。这样一来，发电机转子产生的高压风通过管路以正压力的方式阻止了 “油汽”外溢，并会将一部分油雾压回到密封盖的排气腔。

但对于中低、速水轮发电机组，发电机定子15与挡风板14组成的空间形成的气腔区压力较小，无法满足气密封取气的要求，而外加动力的油雾分离过滤装置9中的风机就可以增加气密封取气的动力，满足气密封的要求。

气密封盖内侧的出气收集腔6上设有出气管8，在兼顾气密封盖内的气压均衡情况下，引外溢的“油雾”至外加动力油雾分离过滤装置9中，“油雾”经该装置分离、过滤后流向贮油槽。另在油池上部的气密封盖座上还设有排油雾管11，可直接引出油池内部的“油汽”，以减缓轴承腔内的气体压力。

本发明的密封与通风系统紧密结合为一体，充分利用外加风机产生的风压和机组转子自身旋转产生的风压阻止“油汽”外溢，并把少量溢油引至贮油槽中储存，贮油槽中的油位达到一定高度时，可将贮油槽中的油接至排油箱。

本发明结构简单，材料及制造成本低，且便于安装维护，有效的解决了困扰水轮发电机的“油雾外泄”难题。 

Claims (5)

1.水轮发电机外加动力的气密封装置，其特征在于：它包括设置于油池上、下两端的上气密封盖（1）和下气密封盖（2），上气密封盖（1）和下气密封盖（2）分别与油池上端盖和油池下端盖密封连接，上气密封盖（1）与滑转子（3）之间、下气密封盖（2）与滑转子（3）之间均沿轴向设置有三道迷宫密封（4），每道迷宫密封（4）与滑转子（3）之间均沿轴向设置有两层密封铜环（5），铜环（5）与滑转子（3）间形成密封，相邻两个迷宫密封（4）间形成空腔，靠近油池内侧的空腔为出气收集腔（6），远离油池内侧的空腔为进气高压腔（7），出气收集腔（6）通过出气管（8）连接油雾分离过滤装置（9），进气高压腔（7）通过进气管（10）连接高压气源。

2.根据权利要求1所述的水轮发电机外加动力的气密封装置，其特征在于：所述的上气密封盖（1）上还连接有连通上气密封盖（1）内腔体的排油雾管（11），排油雾管（11）连接油雾分离过滤装置（9）。

3.根据权利要求1所述的水轮发电机外加动力的气密封装置，其特征在于：所述的进气管（10）、出气管（8）和排油雾管（11）均由多节管路连接而成，直接连接上气密封盖（1）和下气密封盖（2）的管路A通过绝缘接头（12）与其他管路连接。

4.根据权利要求1所述的水轮发电机外加动力的气密封装置，其特征在于：所述的高压气源为水轮发电机的高压气腔（13），进气管（10）通过法兰与高压气腔（13）的挡风板（14）上设置的引风孔连接。

5.根据权利要求1所述的水轮发电机外加动力的气密封装置，其特征在于：所述的高压气源为风机，进气管（10）与风机的出风口连接。

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