CN107504192B - 高压浮动油环磁力氢气密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压浮动油环磁力氢气密封装置，在上瓣座环钻有水平供油孔和垂直供油孔，在上、下瓣座环侧面均开有上、下瓣供油环并连通。上、下密封油环腔通过上、下瓣供油孔与上、下瓣供油环连通。上、下过油环腔外径设有多个上、下过油口。在上、下内密封齿环和外密封齿环的内径圆周上分别均匀嵌入多个上、下内磁柱和多个上、下外磁柱，下瓣座环上装有排油管，由上、下瓣盖板和上、下浮动密封环在上、下瓣座环内部组成了回油上腔和回油下腔。本发明涉及的技术方案将广泛应用于氢冷发电机领域的氢气密封和其它领域的气体密封。

Description

高压浮动油环磁力氢气密封装置

技术领域：

本发明主要用于密封氢冷汽轮发电机密封端盖内部氢气的一种装置。

背景技术：

目前，氢冷汽轮发电机对氢气密封方式都采用浮动环和固定疏齿密封，并结合动态调整氢气压力和密封油压力来对发电机内部用于冷却的氢气动静处的密封，即密封端盖内径与主轴外径位置动静处的密封。这种方式的密封因为存在以下问题：

1、因为浮动密封瓦和疏齿都是用金属制成的，因此与主轴之间必须留有一定的间隙量防止磨轴，从而导致高压密封油从间隙处流向氢气区；

2、靠氢气区一侧供高压密封油环中的油压施给浮动密封环一个轴向推力，使靠近氢气区的浮动密封环与导槽间隙过大，导致高压密封油进入氢气区；

3、在启机过程中，氢气压力没有建立起来而密封高压油的压力过大，造成大量的高压密封油喷入氢气区进入发电机，造成发电机中油量过大，给发电机运行安全和使用寿命带来隐患；

4、在发电机正常运行时，油压高于氢压约84kpa左右，导致高压密封油穿过多道疏齿挡环进入发电机内。所以氢冷发电机基本都存在着氢气区和发电机内部存在一定量的密封油现象，使发电机运行成本很高，更主要的是这些密封油会破坏发电机的绝缘强度，为造成重大事故埋下隐患，为此氢冷汽轮发电机制造商和运营商都急需解决这一技术问题。

发明内容：

本发明旨在提出一种全新的氢冷发电机氢气密封技术方案，彻底解决密封高压油进入氢气区的问题。其特征是，在上瓣盖板的接头螺孔中装有油管接头，油管接头与高压油管连通，在上瓣座环开有水平供油孔和垂直供油孔，油管接头与水平供油孔对应，垂直供油孔与空气区的上瓣供油环连通，上瓣供油环与下瓣供油环连通，在上浮动密封环中有上瓣供油孔，上瓣供油孔一端与上瓣供油环连通，上瓣供油孔另一端与上密封油环腔连通，把上浮动密封环和下浮动密封环上、下对称地装在回油上腔和回油下腔中，上浮动密封环通过上限位孔用上限位销限位，上过油环腔外径位置开有多个上过油口，在上浮动密封环的外密封齿环内径位置均匀嵌入多个上外磁柱，上外磁柱距主轴表面2～5mm，在上浮动密封环的上内密封齿环内径位置均匀嵌入多个上内磁柱，上内磁柱距主轴表面2～5mm，在上浮动密封中间位置加工出上中密封齿环，上中密封齿环内径与主轴外径的间隙量为0～0.5mm，由上中密封齿环与外密封齿环构成的上密封油环腔宽度为0.5～10mm；在上瓣供油环下端设有工艺丝堵，由上内密封齿环和上过油口支柱构成了上过油口，用把合螺栓将上瓣盖板通过固定螺孔固定在上瓣座环氢气区一侧上面；下浮动密封环通过下限位孔用下限位销限位，下瓣供油孔一端与下瓣供油环连通，下瓣供油孔的另一端与下密封油环腔连通，下密封油环腔与上密封油环腔对称，下过油环腔与上过油环腔对称，下中密封齿环内径与主轴外径间隙量为0～0.5mm，下中密封齿环与外密封齿环构成的下密封油环腔宽度为0.5～10mm，在下瓣座环的外密封齿环内径位置均匀嵌入多个下外磁柱，下外磁柱距主轴表面2～5mm，在下内密封齿环内径位置均匀嵌入多个下内磁柱，下内磁柱距主轴表面2～5mm；在下浮动密封上由下内密封齿环和多个下过油口支柱构成了多个下过油口，在下瓣座环下方通过排油螺孔装有排油管，通过固定螺孔用把合螺栓将下瓣盖板固定在下瓣座环氢气区一侧上面，把上瓣座环和下瓣座环上下对称扣在主轴上面，通过把合面用合面螺栓将上瓣座环和下瓣座环把合在一起组成整环后，通过座环法兰上的法兰孔用把合螺栓将由上瓣座环和下瓣座环组成的整环固定在氢冷发电机两端的密封端盖上。其中，上浮动密封环和下浮动密封环外侧(空气区)与上、下瓣座环内壁加工精密，同时上、下内密封齿环的侧壁与上、下瓣盖板内表面加工精密，在此处不得有漏油现象，各个静密封把合处也不得有漏油和渗油现象。

本发明提供的技术方案所达到的技术效果是这样的：在发电机启动前通过高压油管、水平供油孔和垂直供油孔向上、下瓣供油环连续注入高压密封油，密封油的油压和油量是由高压油泵按所需压力和流量设定值连续提供注入上、下瓣供油环中的，注油量要大于在上、下密封齿环与主轴表面0～0.5mm间隙量处用密封的出油量，从上、下中密封齿环内径与主轴表面间隙量处流出的高压密封油就顺着下过油环腔和多个下过油口流到回油下腔，再通过排油管流回相关设备中。上、下中密封齿环内径与主轴表面间隙量0～0.5mm，这个间隙量调整范围可根据具体发电机要求进行设计调整；外密封齿环和上、下内密封齿环的内径与主轴表面尽量实现理论上的零接触。均匀嵌入外密封齿环内径圆周位置上的上外磁柱和下外磁柱，以及均匀嵌入上内密封齿环和下内密封齿环内径圆周的上内磁柱和下内磁柱与主轴产生磁吸力的作用其一是使上、下内密封齿环能追随主轴旋转时的跳动；其二是克服高压密封油使上、下浮动密封环远离主轴增加密封的间隙量，避免出油量过大，因此，所有磁柱与主轴产生的磁力远远大于高压密封油对上、下浮动密封环径向外推力，磁吸力确保上、下浮动密封环内径与主轴表面规定的零间隙量。上、下瓣供油环中的油压可使上、下浮动密封环向氢气区的上、下瓣盖板内壁靠紧，起到良好的密封作用。

当发电机启动时，从上、下中密封齿环内径与主轴表面间隙处流出的高压密封油在主轴高速旋转产生的离心力作用甩入上、下过油环腔，并且通过上、下过油环腔外径的上、下过油口流入回油上、下腔，最后通过排油管回到相关设备中。当氢气区的氢压建立后，即使通过上、下内密封齿环内径与主轴表面的间隙处沿主轴进入的氢气也会阻隔在上、下过油环腔位置，不能越过上、下密封齿环内径与主轴表面形成的高压密封油环，因为高压密封油的油压高于氢气压力，同时供油量大于出油量来保持高压密封油形成密封环的油压。

本技术方案无需考虑在发电机启动时氢气的压力大小，与油压是否匹配，所以从根本上解决了发电机在启动时高压密封油喷入氢气区进入发电机内部的问题；在发电机运行时也避免了高压密封油进入氢气区。

本发明提出的技术方案合理巧妙，结构简单，从根本上解决了本领域现有技术方案中不足之处，而且与现有技术方案相比具有新颖性、创造性和实用性，所以本发明涉及的技术方案将广泛应用本领域和其它领域。

附图说明：

图1.高压浮动油环磁力氢气密封装置主视图

图2.高压浮动油环磁力氢气密封装置右视图

图3.高压浮动油环磁力氢气密封装置A-A视图

图4.高压浮动油环磁力氢气密封装置B-B视图

图5.高压浮动油环磁力氢气密封装置C-C视图

其中：

1、氢气区 2、高压油管 3、油管接头

4、上瓣盖板 5、接头螺孔 6、上瓣座环

7、水平供油孔 8、座环法兰 9、法兰孔

10、垂直供油孔 11、回油上腔 12、上限位销

13、上限位孔 14、上浮动密封环 15、上瓣供油环

16、上瓣供油孔 17、工艺丝堵 18、上密封油环腔

19、上外磁柱 20、主轴 21、空气区

22、外密封齿环 23、下外磁柱 24、下密封油环腔

25、下瓣供油孔 26、下瓣供油环 27、下限位孔

28、下限位销 29、下浮动密封环 30、回油下腔

31、下瓣座环 32、排油管 33、排油螺孔

34、下瓣盖板 35、把合螺栓 36、下过油口

37、下过油环腔 38、下中密封齿环 39、下内密封齿环

40、下内磁柱 41、上内磁柱 42、上中密封齿环

43、上过油环腔 44、上内密封齿环 45、上过油口

46、上瓣盖板 47、把合面 48、合面螺栓

49、固定螺孔 50、上过油口支柱 51、下过油口支柱

具体实施方式：

把带有高压油管2的油管接头3拧在上瓣盖板4的接头螺孔5中，并在安装中接头螺孔5应对准水平供油孔7。在上瓣座环6水平面上钻有水平供油孔7，在上瓣座环6的垂直面上钻有垂直供油孔10，垂直供油孔10与上瓣供油环15连通，上瓣供油环15和下瓣供油环26连通，用工艺丝堵17堵上加工垂直供油孔10的工艺孔。把多个上限位销12固定在上瓣座环6垂直面内表面准确位置上，把多个下限位销28准确固定在下瓣座环31垂直面的内表面上。在上瓣座环6和下瓣座环31上有带法兰孔9的座环法兰8。把带有上密封油环腔18、上瓣供油孔16、上过油环腔43和上过油口45的上浮动密封环14通过与上限位销12对应数量的上限位孔13置于回油上腔11中；并且上瓣供油孔16一端与上瓣供油环15连通，另一端与上密封油环腔18连通；同时把多个上外磁柱19均匀嵌入上浮动密封环14的外密封齿环22内径位置，把多个上内磁柱41均匀嵌入上内密封齿环44内径位置。由上内密封齿环44与多个上过油口支柱50构成了多个上过油口45，上中密封齿环42和下中密封齿环38的内径与主轴20表面间隙量为0～0.5mm，上密封油环腔18和下密封油环腔24宽度为0.5～10mm范围可调并且对称安装。用上瓣盖板46把上浮动密封环14封在上瓣座环6的回油上腔11中，再用把合螺栓35通过固定螺孔49将上瓣盖板46固定在上瓣座环6水平面上。通过下瓣座环31上的排油螺孔33把排油管32固定好。在下内密封齿环39内径位置均匀嵌入多个下内磁柱40，在下浮动密封环29上的外密封齿环22内径位置均匀嵌入多个下外磁柱23，下瓣供油孔25一端与下密封油环腔24连通，其另一端与下瓣供油环26连通。在下过油环腔37外径位置由多个下过油口支柱51构成了多个下过油口36。把带有下密封油环腔24、下瓣供油孔25、下过油环腔37和下过油口36的下浮动密封环29通过相同数量的下限位孔27和相同数量的下限位销28配合置于回油下腔30中，用下瓣盖板34把下浮动密封环29密封在回油下腔30中，并用把合螺栓35通过固定螺孔49将下瓣盖板34固定在下瓣座环31水平面上。再以主轴20为对称轴，把上瓣座环6和下瓣座环31上下放置在一起，用合面螺栓48通过把合面47将上瓣座环6和下瓣座环31固定成一个整环，再通过座环法兰8上的法兰孔9将这个整环固定在氢冷发电机两端密封端盖上。实施完毕。

Claims (1)

1.一种高压浮动油环磁力氢气密封装置，其特征是，在上瓣盖板的接头螺孔中装有油管接头，油管接头与高压油管连通，在上瓣座环开有水平供油孔和垂直供油孔，油管接头与水平供油孔对应，垂直供油孔与空气区的上瓣供油环连通，上瓣供油环与下瓣供油环连通，在上浮动密封环中有上瓣供油孔，上瓣供油孔一端与上瓣供油环连通，上瓣供油孔另一端与上密封油环腔连通，把上浮动密封环和下浮动密封环上、下对称地装在回油上腔和回油下腔中，上浮动密封环通过上限位孔用上限位销限位，上过油环腔外径位置开有多个上过油口，在上浮动密封环的外密封齿环内径位置均匀嵌入多个上外磁柱，上外磁柱距主轴表面2～5mm，在上浮动密封环的上内密封齿环内径位置均匀嵌入多个上内磁柱，上内磁柱距主轴表面2～5mm，在上浮动密封环中间位置加工出上中密封齿环，上中密封齿环内径与主轴外径的间隙量为0～0.5mm，由上中密封齿环与外密封齿环构成的上密封油环腔宽度为0.5～10mm；在上瓣供油环下端设有工艺丝堵，由上内密封齿环和上过油口支柱构成了上过油口，用把合螺栓将上瓣盖板通过固定螺孔固定在上瓣座环氢气区一侧上面；下浮动密封环通过下限位孔用下限位销限位，下瓣供油孔一端与下瓣供油环连通，下瓣供油孔的另一端与下密封油环腔连通，下密封油环腔与上密封油环腔对称，下过油环腔与上过油环腔对称，下中密封齿环内径与主轴外径间隙量为0～0.5mm，下中密封齿环与外密封齿环构成的下密封油环腔宽度为0.5～10mm，在下瓣座环的外密封齿环内径位置均匀嵌入多个下外磁柱，下外磁柱距主轴表面2～5mm，在下内密封齿环内径位置均匀嵌入多个下内磁柱，下内磁柱距主轴表面2～5mm；在下浮动密封环上由下内密封齿环和多个下过油口支柱构成了多个下过油口，在下瓣座环下方通过排油螺孔装有排油管，通过固定螺孔用把合螺栓将下瓣盖板固定在下瓣座环氢气区一侧上面，把上瓣座环和下瓣座环上下对称扣在主轴上面，通过把合面用合面螺栓将上瓣座环和下瓣座环把合在一起组成整环后，通过座环法兰上的法兰孔用把合螺栓将由上瓣座环和下瓣座环组成的整环固定在氢冷发电机两端的密封端盖上。