CN108757272A - 一种水轮发电机组推导轴承气密封结构及方法 - Google Patents

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Abstract

一种水轮发电机组推导轴承气密封结构及方法，包括内侧油槽盖，内侧油槽盖径向内侧与推力头密封连接，油槽盖径向外侧与外侧油槽盖密封连接，内侧油槽盖与推力油槽边界形成空气流道，空气流道包括风叶室，径向流道及集油雾盒；所述风叶室位于推力头凹槽内，风叶室内周向分布多个旋转风叶，旋转风叶与机组共同旋转产生径向气流；所述径向流道横向设置，并向集油雾盒传导高速气流；所述集油雾盒与油雾吸收系统连通，将集油雾盒内的油雾排出收集。本发明提供的一种水轮发电机组推导轴承气密封结构，能够有效避免油槽内的油雾外泄。

Description

一种水轮发电机组推导轴承气密封结构及方法
技术领域
本发明涉及属于水轮发电机组，尤其是一种水轮发电机组推导轴承气密封结构及方法。
背景技术
半伞式水轮发电机组转子下方设置有推力轴承和下导轴承，并集合在一个油槽中，称之为推导轴承，用于承受机组旋转部分的重量和限制其摆动。推导轴承油槽内注入透平油起润滑，降温和防锈作用。透平油与高速旋转的水轮发电机组推力头及镜板外壁接触，在离心力的作用下飞溅或撞击，不断形成气态油雾，并通过油槽与旋转推力头接触式密封向外溢出，油雾随发电机转子支臂进风进入发电机风循环系统，在发电机线棒，空冷器及轴承盖设备表面及上风洞地面凝结形成油污，污染设备表面，或引起定子线棒等电气部件绝缘降低，严重危害机组安全稳定运行。
现役半伞式水轮发电机组的推导轴承密封，主要在油槽盖与推力头之间使用特殊耐磨材料采取接触式密封结构，阻隔轴承油雾外泄，但该结构存在一些无法避免的弊端：其一，机组的摆动使接触式密封材料不能始终紧贴密封面，始终存在油雾外泄的可能；其二，机组长时间运行造成密封磨损或损坏，使密封效果变差；其三，对于大型空冷式发电机组，在风洞内发电机转子旋转带动空气流动，在推力油槽上方产生较大的风速，形成负压，加速了油雾的外泄。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种水轮发电机组推导轴承气密封结构及方法，可有效避免接触式密封机械磨损和转子旋转形成负压导致油槽内油雾外泄。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种水轮发电机组推导轴承气密封结构，包括内侧油槽盖，内侧油槽盖径向内侧与推力头密封连接，油槽盖径向外侧与外侧油槽盖密封连接，内侧油槽盖与推力油槽边界形成空气流道，空气流道包括风叶室，径向流道及集油雾盒；所述风叶室位于推力头凹槽内，风叶室内周向分布多个旋转风叶，旋转风叶与机组共同旋转产生径向气流；所述径向流道横向设置，并向集油雾盒传导高速气流；所述集油雾盒与油雾吸收系统连通，将集油雾盒内的油雾排出收集。
所述风叶室与送风系统连通。送风系统用于向内侧油槽盖下风叶室内补充空气。
所述送风系统包括轴流风机，轴流风机依次与送风支管，第一汇流环管连通，汇流环管周向连接多根进风支管，进风支管与风叶室进气口连通。
所述油雾吸收系统包括静电油雾分离装置，静电油雾分离装置依次与排气支管，第二汇流环管连通，第二汇流环管周向连接多根出风支管，出风支管与集油雾盒排气口连通。
所述内侧油槽盖由多个分瓣结构密封拼接成整圆。
所述分盖外周侧面为径向渐变面。
所述径向流道的周向面积在0.14m2 ~0.3m2之间。
所述集油雾盒底部安装有挡油环，挡油环与推力头之间形成夹缝。
所述内侧油槽盖径向内侧设置道接触式密封垫。
所述旋转风叶为后向曲面叶片，底部设置导流板。
一种水轮发电机组推导轴承气密封方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）、在推力头（5）的凹槽内焊接多片旋转风叶，旋转风叶与机组共同旋转产生径向气流。
2）、在原油槽盖上直接加装内侧油槽盖，并使内侧油槽盖内与推力头密封、外与外侧油槽盖密封，保证基本的密封效果；通过对内侧油槽盖的结构的合理设计，使得内侧油槽盖与推力油槽的之间的空间内形成边界结合形成空气流道，旋转风叶产生的风力可沿径向经过空气流道，对油雾进行导送。
3）、将内侧油槽盖的风叶室与送风系统连通，将内侧油槽盖的集油雾盒与油雾吸收系统连通。利用送风系统进行风量补偿，利用油雾吸收系统将空气流道导出的油雾进行收集。
4）、在集油雾盒底部设计一挡油环，挡油环与推力头之间设计一个较小间隙，使推力油槽产生的油雾沿推力头向上进入集油雾盒，并随油雾吸收系统吸出，由此完成大部分油雾的收集。
本发明一种水轮发电机组推导轴承气密封结构及方法，具有以下技术效果：
1）、在内侧油槽盖连接处：通过将内侧油槽盖与推力头、原油槽盖通过接触式密封垫、第一密封垫等密封连接，从而达到密封效果，既可阻止外部负压影响旋转风叶的抽风效果，也可达到一定的密封效果，使油雾不外泄；而在设备内的推力头凹槽内焊接旋转风叶，并对旋转风叶进行特殊设计，机组启动后，旋转风叶随机组旋转，既可以将外部空气吸入系统内部，又能后直接产生径向风，使气流均匀的向径向甩出，这样可直接阻止油雾向外扩散；同时利用内侧油槽盖与推力头之间形成的空气流道，利用空气动力学原理，旋转风叶产生的高速气流将油槽内产生的油雾导向油雾收集装置，将油雾导出进行下步处理。通过结构上的直接密封和对油雾的主动清理，可有效避免接触式密封机械磨损和转子旋转形成负压导致油槽内油雾外泄，从而达到有效密封效果，避免磨损、机械摆动等因素对密封效果的不良影响。
2）、通过设置送风系统，在风叶吸气的同时进行补偿风量，避免因风速不够达不到密封效果，使高、低转速的发电机组均可实现装置的预期效果。
3）、通过设置油雾吸收系统，可分离油雾中的油液，可回收利用，并可防止设备污染及环境污染。
4）、本套装置可通过螺栓连接在原油槽盖上直接加装，使原油槽盖仍然可用，达到节能减排效果。
5）、本套装置设计了调整螺杆，能有效的补偿装置自身重量造成的下沉，并防止悬臂过长产生振动对设备产生危害。
6）、本套装置推力头与内侧油槽盖之间设置10mm~20mm的垂直距离，能保证转子检修时不触碰该套设备。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的剖视图。
图2为本发明中A处的的局部放大图。
图3为本发明中内侧油槽盖与送风系统、油雾吸收系统的连接示意图。
图4为本发明中旋转风叶在推力头内的示意图。
图5为图4中B处的局部放大图。
图6为本发明中旋转风叶的示意图。
图中：旋转风叶1，内侧油槽盖2，送风系统3，油雾吸收系统4，推力头5，推力油槽6；分瓣结构201，连接螺栓202，紧固螺栓203，第一密封垫204，调整螺杆205，外侧油槽盖206，接触式密封垫207，风叶室208，径向流道209，集油雾盒210，进风支管301，汇流环管302，送风支管303，轴流风机304，出风支管401，汇流环管402，排气支管403，静电油雾分离装置404，径向渐变面7，大轴8，下机架9, 导流板10。
具体实施方式
如图1-6所示，一种水轮发电机组推导轴承气密封结构，主要包括旋转风叶1、内侧油槽盖2、送风系统3、油雾吸收系统4。具体地:
旋转风叶1为后向曲面叶型，底部设置导流板10，共36片（根据仿真计算所得）。36片旋转风叶1均布焊接于推力头5凹槽内，随机组大轴旋转过程中，在径向流道209内形成径向高速气流。
所述内侧油槽盖2由12个分瓣结构201组成，各个分瓣结构201之间密封、并使用连接螺栓202拼接为一整圆。内侧油槽盖2通过紧固螺栓203固定于原外侧油槽盖206上，并在内侧油槽盖2与外侧油槽盖206之间设置第一密封垫204，同时在外侧油槽盖206加装若干调整螺杆205，以保证外侧油槽盖206水平。而内侧油槽盖2径向内侧与推力头5接触连接处设置2道接触式密封垫207，阻止外部负压影响旋转风叶1的抽风效果。
在内侧油槽盖2安装后，内侧油槽盖2与推力头5边界形成3部分空间：风叶室208、径向流道209和集油雾盒210。所述的风叶室208为风叶旋转空间，旋转风叶1与风叶室208顶部设计一定高度，满足机组顶转子要求；所述径向流道209周向空间较小，有利于产生高速气流；所述集油雾盒210为高速气流密封油雾的位置，底部设计一挡油环211，挡油环211与推力头之间设计一个较小间隙，使推力油槽6产生的油雾沿推力头向上进入集油雾盒210。
所述内侧油槽盖2的各分瓣结构201外周侧面为径向渐变面7，该处的内侧油槽盖2内形成集油雾盒210，这种设计可将集油雾盒210内气体沿切线方向导出，并在末端设计一圆形排气口，排气口与油雾吸收系统4连接。
所述内侧油槽盖2的各分瓣结构201的风叶室208顶部设计一个进气口，与送风系统3连接。
所述送风系统3包括12根进风支管301、1根第一汇流环管302、2根送风风支管303、2台轴流风机304，轴流风机产生的气流经过送风支管303汇集于第一汇流环管302，并经过与分瓣结构201进气口相连的进风支管301达到内侧油槽盖2风叶室内，为旋转风叶1补充空气。
所述油雾吸收系统4包括12个出风支管401、1根第二汇流环管402、4根排气支管403和4个静电油雾分离装置404，出风支管401与分瓣结构201排气口相连，径向流道209内气体经过出风支管401排出，并通过第二汇流环管402和排气支管403进入静电油雾分离装置404，静电油雾分离装置404将油雾气体中的油液析出并收集，排出空气。
由轴流风机304输入的空气进入风叶室208，经过旋转风叶1加速并导向产生的高速径向气流在流过径向流道209后，将轴线上升的油雾吹向集油雾盒210，经过油雾吸收系统4分离收集油液并排除空气，能保证油雾不流向风叶室，不发生油雾溢出，从而实现间接密封。

Claims (10)

1.一种水轮发电机组推导轴承气密封结构，其特征在于：包括内侧油槽盖（2），内侧油槽盖（2）径向内侧与推力头（5）密封连接，油槽盖（2）径向外侧与外侧油槽盖（206）密封连接，内侧油槽盖（2）与推力油槽（6）边界形成空气流道，空气流道包括风叶室（208），径向流道（209）及集油雾盒（210）；所述风叶室（208）位于推力头（5）凹槽内，风叶室（208）内周向分布多个旋转风叶（1），旋转风叶（1）与机组共同旋转产生径向气流；所述径向流道（209）横向设置，并向集油雾盒（210）传导高速气流；所述集油雾盒（210）与油雾吸收系统（4）连通，将集油雾盒（210）内的油雾排出收集。
2.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组推导轴承气密封结构，其特征在于：所述风叶室（208）与送风系统（3）连通；送风系统（3）用于向内侧油槽盖（2）的风叶室（208）内补充空气。
3.根据权利要求2所述的一种水轮发电机组推导轴承气密封结构，其特征在于：所述送风系统（3）包括轴流风机（304），轴流风机（304）依次与送风支管（303），第一汇流环管（302）连通，汇流环管（302）周向连接多根进风支管（301），进风支管（301）与风叶室（208）进气口连通。
4.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组推导轴承气密封结构，其特征在于：所述油雾吸收系统（4）包括静电油雾分离装置（404），静电油雾分离装置（404）依次与排气支管（403），第二汇流环管（402）连通，第二汇流环管（402）周向连接多根出风支管（401），出风支管（401）与集油雾盒（210）排气口连通。
5.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组推导轴承气密封结构，其特征在于：所述内侧油槽盖（2）由多个分瓣结构（201）密封拼接成整圆；所述分瓣结构（201）外周侧面为径向渐变面（7）。
6.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组推导轴承气密封结构，其特征在于：所述径向流道（209）的周向面积在0.14m2 ~0.3m2之间。
7.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组推导轴承气密封结构，其特征在于：所述集油雾盒210底部安装有挡油环（211），挡油环（211）与推力头（5）之间形成夹缝。
8.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组推导轴承气密封结构，其特征在于：所述内侧油槽盖（2）径向内侧设置2道接触式密封垫（207）。
9.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组推导轴承气密封结构，其特征在于：所述旋转风叶（1）为后向曲面叶片，底部设置导流板（10）。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的一种水轮发电机组推导轴承气密封结构进行密封方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）、在推力头（5）的凹槽内焊接多片旋转风叶（1），旋转风叶（1）与机组共同旋转产生径向气流；
2）、在原油槽盖上直接加装内侧油槽盖（2），并使内侧油槽盖（2）内与推力头（5）密封、外与外侧油槽盖（206）密封，保证基本的密封效果；通过对内侧油槽盖（2）的结构的合理设计，使得内侧油槽盖（2）与推力油槽（6）的之间的空间内形成边界结合形成空气流道，旋转风叶（1）产生的风力可沿径向经过空气流道，对油雾进行导送；
3）、将内侧油槽盖（2）的风叶室（208）与送风系统（3）连通，将内侧油槽盖（2）的集油雾盒（210）与油雾吸收系统（4）连通；利用送风系统（3）进行风量补偿，利用油雾吸收系统（4）将空气流道导出的油雾进行收集；
4）、在集油雾盒210底部设计一挡油环211，挡油环211与推力头之间设计一个较小间隙，使推力油槽6产生的油雾沿推力头向上进入集油雾盒210，并随油雾吸收系统（4）吸出，由此完成大部分油雾的收集。
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