CN114810459B - 一种水轮发电机双驱自馈内循环强迫封闭系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种水轮发电机双驱自馈内循环强迫封闭系统，由循环密封箱、支撑框架、驱动装置、履带式橡胶齿轮、螺栓A、螺栓B、螺栓C成整体，履带式橡胶齿轮套在转轴外圆上，驱动装置插入支撑框架中，用螺栓C将驱动装置与支撑框架把紧，用螺栓B将支撑框架与推力油槽把紧，再用螺栓A将循环密封箱与支撑框架把紧，形成整体。本发明适用于大容量巨型水轮发电机组，采用机械式均匀传动原理，无需外部电机、风机和其他能源驱动系统，通过直接转化转轴旋转动能为驱动力形成内循环气流，形成气流密封，同时渐进式过滤吸收油雾，能有效解决水轮发电机推力轴承油雾逸出问题，同时具有结构简单、安装方便、稳定性高、维修更换方便等特点。

Description

一种水轮发电机双驱自馈内循环强迫封闭系统
技术领域
本发明涉及水轮发电机技术领域，尤其涉及一种水轮发电机双驱自馈内循环强迫封闭系统。
背景技术
大容量巨型水轮发电机组容量大、转轴直径大，转轴外圆的线速度很高，当机组运行时，转轴对推力油槽内部润滑油的搅拌冲击会激起大量油雾颗粒脱离润换油表面，而油雾颗粒与空气中的灰尘、杂质、水分子附着后，会向上升腾，从推力油槽和转轴的间隙逸出，对机组产生污染。目前广泛使用的防止机组油雾逸出的方法是在推力油槽和转轴间隙处设置接触密封吸油雾装置，接触密封吸油雾装置与转轴之间通过自润滑密封层进行密封，同时在自润滑密封层上设置两层气密封腔体，在机坑外设有进风机、抽风机和油雾颗粒过滤装置，将进风机管插入上层腔体中，将抽风机管插入下层腔体中，该种结构设计初衷是靠自润滑密封层与转轴之间的360度全覆盖有效接触对油雾颗粒进行封堵，封堵不住的油雾颗粒向上逸出后，由抽风机抽出并过滤，从而达到避免油雾颗粒污染机组的效果。但是大多数使用该方案的机组运行一段时间后，均会出现不同程度的油雾颗粒逸出污染机组现象，究其原因，主要存在以下问题无法解决：第一，由于转轴在转动时会有一定的振摆，所以在整个转轴的圆周方向上，振摆传递到与之接触的各瓣自润滑密封层的力度是不同的，这就导致了自润滑密封层受力不均匀，受力大的位置摩擦大、损耗大，机组运行一定时间后，受力大的位置一定会出现较大缝隙，从而导致该处油雾颗粒逸出，稳定性差；第二，虽然在自润滑密封层之上设计有气密封腔体，但由于机组整体管路布置、电站总体进风出风量限制，在机组上最多只能同时存在两根进风机管和两根抽风机管，也就是在整个转轴的截面上，每180度有一根进风机管、一根抽风机管，但由于大容量巨型水轮发电机组转轴直径大，部分机组转轴周长能达到30米，两根抽风机管圆周间距近10米，仅有抽风机管所在区域能实现抽风机抽出油雾颗粒的目的，其余位置风量衰减严重，无法达到抽出油雾颗粒的目的，效果差；第三，自润滑密封层为保证在转轴整个周长范围内均与转轴有效接触，要将自润滑密封层在圆周方向分成若干瓣，为满足为每一瓣自润滑密封层可以在转轴径向方向有一定的行程移动量以跟踪转轴振摆，首先瓣与瓣之间要有一定的间隙，间隙存在本身就是油雾逸出的通路；其次，为达到时刻与转轴有效接触的目的，每一瓣自润滑密封层均需设置结构复杂的机械式随动压力机构，安装时需要反复调试，设计裕度低，稍有偏差就会失效；且由于自润滑密封层本身是一种被转轴转动磨损的消耗部件，在运行一段时间后，需要停机整体拆除、换新并重新调试，使用起来十分繁琐，结构复杂且维护成本极高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是公开一种采用机械式均匀传动原理，通过直接转化转轴旋转动能为驱动力形成内循环气流，在气流的流动过程中渐进式过滤吸收油雾颗粒，同时形成气流密封，能有效解决水轮发电机组推力油槽油雾颗粒逸出问题的水轮发电机双驱自馈内循环强迫封闭系统，本发明的技术方案为：由循环密封箱、支撑框架、驱动装置、履带式橡胶齿轮、螺栓A、螺栓B、螺栓C成整体，履带式橡胶齿轮粘合在转轴外圆表面上，将驱动装置竖直放入支撑框架的配合孔A中，螺栓C将驱动装置与支撑框架把紧，支撑框架自上而下放置在推力油槽上方，螺栓B将支撑框架与推力油槽把紧，循环密封箱自上而下放在支撑框架上方，驱动装置塞入流通导管中，螺栓A将循环密封箱与支撑框架把紧，形成整体。
在上述水轮发电机双驱自馈内循环强迫封闭系统中，所述循环密封箱由箱体、复合过滤层、油雾吸附层、流通导管、螺栓D、螺栓E、螺栓F、导流板A、导流板B、导流板C、导流板D组成整体，箱体水平放置，导流板A和导流板C放入箱体内，并焊接在箱体的底板上平面，导流板B和导流板D放入箱体内，并焊接在箱体的顶板下平面，3个复合过滤层水平插入箱体中，螺栓D将复合过滤层与箱体把紧，3个油雾吸附层竖直插入箱体中，螺栓E将油雾吸附层与箱体把紧，流通导管放在箱体的右侧，螺栓F将流通导管与箱体把紧，形成整体；所述箱体为空心长方体形态，左侧纵向等距排列3个方槽A，用于与复合过滤层配合，上平面右侧横向等距排列3个方槽B，用于与油雾吸附层配合，右侧有出风口，下平面有进风槽A；所述的流通导管为L形空心圆筒状，左侧有与出风口配合的过流口，右侧底部内圈粘合有橡胶阻尼垫。
在上述水轮发电机双驱自馈内循环强迫封闭系统中，所述支撑框架由盖板、支腿、导流罩、隔流板、密封条组成整体，盖板水平放置，9个支腿以盖板中心为圆心圆周均布，自下而上焊接在盖板的下表面，导流罩以盖板中心为圆心自下而上焊接在盖板的下表面，36个隔流板以盖板中心为圆心圆周均布，自下而上焊接在盖板的下表面，密封条整圈粘合在盖板的内圆侧壁上，形成整体；所述的盖板为圆盘形，圆周均布9个与循环密封箱配合用进风槽B。
在上述水轮发电机双驱自馈内循环强迫封闭系统中，所述驱动装置由轴流风扇A、驱动轴、支撑座、立筋、压板、轴承、轴流风扇B组成整体，驱动轴插入轴承中心位置，6个立筋以轴承中心为圆心圆周均布，焊接在轴承外圆表面，支撑座套在立筋外侧，支撑座与所有立筋的接触面焊牢，压板套在支撑座外侧，压板与支撑座的接触面焊牢，自上而下将轴流风扇A套在驱动轴上端，并将轴流风扇A与驱动轴焊牢，轴流风扇B自下而上套在驱动轴下端，并将轴流风扇B与驱动轴焊牢，形成整体；所述轴承为滚珠轴承；所述轴流风扇B由中心体、叶片、齿轮环组成整体，5个叶片以中心体圆心为中心圆周均布，与中心体焊牢，齿轮环焊接在叶片外沿，形成整体，所述轴流风扇B与履带式橡胶齿轮为齿轮啮合装配状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明可实现360度无死角的瀑布式冲击气流密封效果，使得油雾颗粒无法从推力油槽中逸出。本发明中的轴流风扇B与履带式橡胶齿轮为齿轮啮合装配，当转轴转动时，会带动所有轴流风扇B进行反向旋转，此时轴流风扇B将产生强迫进气效果，将空气自上而下垂直吹入推力油槽内，这种自上而下的强迫进气会使得油雾颗粒无法通过导流罩与转轴之间的狭长间隙向上升腾，只能跟随气流方向流动到循环密封箱下方位置，从而达到阻止油雾颗粒从推力油槽中逸出的目的；同时轴流风扇B是以转轴中心为圆心圆周均布的，也就是说，在转轴圆周方向的任何一处位置，轴流风扇B的旋转速度都相同，提供的强迫进气的密封效果也都相同，不存在任何空白和薄弱点，能达到360度无死角的瀑布式冲击气流密封效果。
2.本发明通过循环密封箱有效降低油槽内部的油雾颗粒密度，减少油雾颗粒逸出风险。当机组运行时，转轴的旋转会带动所有轴流风扇B进行反向旋转，轴流风扇B的反向旋转又会通过驱动轴带动轴流风扇A同时旋转，轴承风扇A向下排气，抽走了循环密封箱中的空气，使得循环密封箱中空气压力减小，积压在循环密封箱下方的空气裹挟着油雾颗粒会向上升腾，在气流流动的作用下，依次穿过复合过滤层和油雾吸附层，此时气流中的水分子、杂质和油雾颗粒已经被复合过滤层和油雾吸附层充分吸收，过滤后的洁净空气会在轴流风扇A和轴流风扇B的作用下再次回到油槽中，形成循环气流，即便在极端工况下部分气流会在轴流风扇B的旋转作用下顺着转轴和支撑框架之间的缝隙微量甩出，被甩出的空气也是经过循环密封箱过滤后的无油雾颗粒的洁净气体，不会对机组造成任何影响。
3.传统技术方案中接触密封吸油雾装置与转轴之间通过自润滑密封层进行密封，自润滑密封层必须与转轴产生有效接触才能达到封堵的目的，而机组运转时，转轴的旋转会逐渐磨损自润滑密封层，磨损产生的粉尘、细屑等杂质会掉落在推力油槽中，污染润滑油。而本发明采用的是气密封原理，支撑框架与转轴之间为间隙配合，轴流风扇B与履带式橡胶齿轮为齿轮啮合装配，不存在摩擦效应，不会产生任何粉尘、细屑等杂质。
4.本发明无需外接补气、进气装置，无需外接电源，完全靠转轴旋转驱动，不受任何机组管路设计限制，不占用机坑外部空间；同时轴流风扇B与履带式橡胶齿轮为纯机械式的齿轮啮合装配，稳定性好，可长时间运行，无需频繁维护；同时设置的3个复合过滤层和3个油雾吸附层能长期使用，无需频繁更换，且更换时仅需解开螺栓把合，即可一步完成更换，无需对整个装置进行拆卸，维护及其方便。
附图说明
图1为一种水轮发电机双驱自馈内循环强迫封闭系统详图。
图2为图1的A向视图。
图3为图1的B向视图。
图4为图1的C向视图。
图5为图1的D向视图。
图6为循环密封箱详图。
图7为箱体详图。
图8为支撑框架详图。
图9为驱动装置详图。
图中标记说明：1-循环密封箱；2-支撑框架；3-驱动装置；4-履带式橡胶齿轮；5-螺栓A；6-螺栓B；7-螺栓C；8-推力油槽；9-挡油板；10-润滑油表面；11-转轴；12-箱体；13-复合过滤层；14-油雾吸附层；15-流通导管；16-螺栓D；17-螺栓E；18-螺栓F；19-导流板A；20-导流板B；21-导流板C；22-导流板D；23-底板；24-顶板；25-方槽A；26-方槽B；27-出风口；28-进风槽A；29-橡胶阻尼垫；30-过流口；31-内圆侧壁；32-盖板；33-叶片；34-中心体；35-支腿；36-导流罩；37-隔流板；38-密封条；39-配合孔A；40-进风槽B；41-轴流风扇A；42-驱动轴；43-支撑座；44-立筋；45-压板；46-轴承；47-轴流风扇B；48-齿轮环。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
需要明确的是：在本发明的描述中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示位置关系或方位的术语是基于附图所表示的位置关系或方位，是为了便于理解本发明，而不是指示或暗示所指部件必须具有特定方位或位置、且以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1、图2、图3所示，一种水轮发电机双驱自馈内循环强迫封闭系统，由循环密封箱1、支撑框架2、驱动装置3、履带式橡胶齿轮4、螺栓A5、螺栓B6、螺栓C7成整体，履带式橡胶齿轮4套在转轴11外圆表面上，并使用粘合剂将履带式橡胶齿轮4与转轴11外圆表面粘牢，将驱动装置3竖直放入支撑框架2的配合孔A39中，使用螺栓C7将驱动装置3与支撑框架2把紧，将支撑框架2自上而下放置在推力油槽8上方，使用螺栓B6将支撑框架2与推力油槽8把紧，再将循环密封箱1自上而下放在支撑框架2上方，并将驱动装置3塞入流通导管15中，再使用螺栓A5将循环密封箱1与支撑框架2把紧，形成整体，当机组运行时，转轴11的旋转会带动所有轴流风扇B47进行反向旋转，轴流风扇B47的反向旋转又会通过驱动轴42带动轴流风扇A41同时旋转，此时轴流风扇B47将产生强迫进气效果，将空气自上而下垂直吹入推力油槽8内，这种自上而下的强迫进气会使得油雾颗粒无法通过导流罩36与转轴11之间的狭长间隙向上升腾，只能跟随气流方向流动到循环密封箱1下方位置，从而达到阻止油雾颗粒从推力油槽8和转轴11的间隙中逸出的目的；而同时，轴承风扇A41向下排气，抽走了循环密封箱1中的空气，使得循环密封箱1中空气压力减小，积压在循环密封箱1下方的空气裹挟着油雾颗粒会向上升腾，在气流流动的作用下，依次穿过复合过滤层13和油雾吸附层14，此时气流中的水分子、杂质和油雾颗粒已经被复合过滤层13和油雾吸附层14充分吸收，过滤后的纯净空气会在轴流风扇A41和轴流风扇B47的作用下再次回到推力油槽8中，形成气流循环，从而得到了防止油雾颗粒逸出的目的。
如图4、图9所示，所述驱动装置3由轴流风扇A41、驱动轴42、支撑座43、立筋44、压板45、轴承46、轴流风扇B47组成整体，将驱动轴42插入轴承46中心位置，将6个立筋44以轴承46中心为圆心圆周均布，焊接在轴承46外圆表面，再将支撑座43套在立筋44外侧，并将支撑座43与所有立筋44的接触面焊牢，再将压板45套在支撑座43外侧，并将压板45与支撑座43的接触面焊牢，自上而下将轴流风扇A41套在驱动轴42上端，并将轴流风扇A41与驱动轴42焊牢，再将轴流风扇B47自下而上套在驱动轴42下端，并将轴流风扇B47与驱动轴42焊牢，形成整体；所述轴承46为滚珠轴承，所述轴流风扇B47由中心体34、叶片33、齿轮环48组成整体，5个叶片33以中心体34圆心为中心圆周均布，与中心体34焊牢，再将齿轮环48焊接在叶片33外沿，形成整体，所述轴流风扇B47与履带式橡胶齿轮4为齿轮啮合装配状态，直接转化转轴旋转动能为驱动力，无需外接补气、进气装置，无需外接电源，稳定性好，可长时间运行，无需频繁维护。
如图5所示，所述驱动装置3圆周均匀分布，可实现360度无死角的瀑布式冲击气流密封效果。
如图6、图7所示，所述循环密封箱1由箱体12、复合过滤层13、油雾吸附层14、流通导管15、螺栓D16、螺栓E17、螺栓F18、导流板A19、导流板B20、导流板C21、导流板D22组成整体，箱体12水平放置，将导流板A19和导流板C21放入箱体12内，并依次焊接在箱体12的底板23上平面，将导流板B20和导流板D22放入箱体12内，依次焊接在箱体12的顶板24下平面，而后将3个复合过滤层13水平插入箱体12中，再使用螺栓D16将复合过滤层13与箱体12把紧，将3个油雾吸附层14竖直插入箱体12中，再使用螺栓E17将油雾吸附层14与箱体12把紧，将流通导管15放在箱体12的右侧，使用螺栓F18将流通导管15与箱体12把紧，形成整体；所述箱体12为空心长方体形态，左侧纵向等距排列3个方槽A25，用于与复合过滤层13配合，上平面右侧横向等距排列3个方槽B26，用于与油雾吸附层14配合，右侧有出风口27，下平面有进风槽A28；所述的流通导管15为L形空心圆筒状，左侧有与出风口27配合的过流口30，右侧底部内圈粘合有橡胶阻尼垫29，所述的导流板A19、导流板B20、导流板C21、导流板D22在箱体12中形成了迷宫式气流限位回路，使得附带油雾颗粒的气流在通过3个复合过滤层13的初步过滤后，可以渐进式逐一通过3个油雾吸附层14，油雾颗粒的过滤效果更好。
如图8所示，所述支撑框架2由盖板32、支腿35、导流罩36、隔流板37、密封条38组成整体，盖板32水平放置，将9个支腿35以盖板32中心为圆心圆周均布，自下而上焊接在盖板32的下表面，将导流罩36以盖板32中心为圆心自下而上焊接在盖板32的下表面，而后将36个隔流板37以盖板32中心为圆心圆周均布，自下而上焊接在盖板32的下表面，再将密封条38整圈粘合在盖板32的内圆侧壁31上，形成整体；所述的盖板32为圆盘形，圆周均布9个与循环密封箱1配合用进风槽B40，所述隔流板37将每一个驱动装置3分割成单独空气腔，使得相邻驱动装置3之间不存在空气涡流的相互干扰，有效提升瀑布式冲击气流密封效果。
本发明适用于大容量巨型水轮发电机组，能有效解决传统设计方案存在的问题，并具有结构简单、安装方便、稳定性高、效果显著、维修更换方便等特点，
最后，本发明的保护范围并不限于上述的实施例。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (3)

1.一种水轮发电机双驱自馈内循环强迫封闭系统，其特征是：由循环密封箱(1)、支撑框架(2)、驱动装置(3)、履带式橡胶齿轮(4)、螺栓A(5)、螺栓B(6)、螺栓C(7)成整体，履带式橡胶齿轮(4)粘合在转轴(11)外圆表面上，将驱动装置(3)竖直放入支撑框架(2)的配合孔A(39)中，螺栓C(7)将驱动装置(3)与支撑框架(2)把紧，支撑框架(2)自上而下放置在推力油槽(8)上方，螺栓B(6)将支撑框架(2)与推力油槽(8)把紧，循环密封箱(1)自上而下放在支撑框架(2)上方，驱动装置(3)塞入流通导管(15)中，螺栓A(5)将循环密封箱(1)与支撑框架(2)把紧，形成整体，所述的驱动装置(3)由轴流风扇A(41)、驱动轴(42)、支撑座(43)、立筋(44)、压板(45)、轴承(46)、轴流风扇B(47)组成整体，驱动轴(42)插入轴承(46)中心位置，6个立筋(44)以轴承(46)中心为圆心圆周均布，焊接在轴承(46)外圆表面，支撑座(43)套在立筋(44)外侧，支撑座(43)与所有立筋(44)的接触面焊牢，压板(45)套在支撑座(43)外侧，压板(45)与支撑座(43)的接触面焊牢，自上而下将轴流风扇A(41)套在驱动轴(42)上端，并将轴流风扇A(41)与驱动轴(42)焊牢，轴流风扇B(47)自下而上套在驱动轴(42)下端，并将轴流风扇B(47)与驱动轴(42)焊牢，形成整体；所述的轴承(46)为滚珠轴承；所述的轴流风扇B(47)由中心体(34)、叶片(33)、齿轮环(48)组成整体，5个叶片(33)以中心体(34)圆心为中心圆周均布，与中心体(34)焊牢，齿轮环(48)焊接在叶片(33)外沿，形成整体，所述的轴流风扇B(47)与履带式橡胶齿轮(4)为齿轮啮合装配状态。
2.根据权利要求1所述的一种水轮发电机双驱自馈内循环强迫封闭系统，其特征是：所述的循环密封箱(1)由箱体(12)、复合过滤层(13)、油雾吸附层(14)、流通导管(15)、螺栓D(16)、螺栓E(17)、螺栓F(18)、导流板A(19)、导流板B(20)、导流板C(21)、导流板D(22)组成整体，箱体(12)水平放置，导流板A(19)和导流板C(21)放入箱体(12)内，并焊接在箱体(12)的底板(23)上平面，导流板B(20)和导流板D(22)放入箱体(12)内，并焊接在箱体(12)的顶板(24)下平面，3个复合过滤层(13)水平插入箱体(12)中，螺栓D(16)将复合过滤层(13)与箱体(12)把紧，3个油雾吸附层(14)竖直插入箱体(12)中，螺栓E(17)将油雾吸附层(14)与箱体(12)把紧，流通导管(15)放在箱体(12)的右侧，螺栓F(18)将流通导管(15)与箱体(12)把紧，形成整体；所述的箱体(12)为空心长方体形态，左侧纵向等距排列3个方槽A(25)，用于与复合过滤层(13)配合，上平面右侧横向等距排列3个方槽B(26)，用于与油雾吸附层(14)配合，右侧有出风口(27)，下平面有进风槽A(28)；所述的流通导管(15)为L形空心圆筒状，左侧有与出风口(27)配合的过流口(30)，右侧底部内圈粘合有橡胶阻尼垫(29)。
3.根据权利要求1所述的一种水轮发电机双驱自馈内循环强迫封闭系统，其特征是：所述的支撑框架(2)由盖板(32)、支腿(35)、导流罩(36)、隔流板(37)、密封条(38)组成整体，盖板(32)水平放置，9个支腿(35)以盖板(32)中心为圆心圆周均布，自下而上焊接在盖板(32)的下表面，导流罩(36)以盖板(32)中心为圆心自下而上焊接在盖板(32)的下表面，36个隔流板(37)以盖板(32)中心为圆心圆周均布，自下而上焊接在盖板(32)的下表面，密封条(38)整圈粘合在盖板(32)的内圆侧壁(31)上，形成整体；所述的盖板(32)为圆盘形，圆周均布9个与循环密封箱(1)配合用进风槽B(40)。
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