CN217362536U - 一种大容量水氢冷汽轮发电机出线套管密封固定结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种大容量水氢冷汽轮发电机出线套管密封固定结构，由自调心举托固定结构和分离密封结构组成。自调心举托固定结构配套的弹性蝶形压圈斜面受力降低了出线套管结构的安装应力，锥形工作面压力的分配使结构具有自动调心功能，使压力分布更加均匀，易于安装调整。分离的密封结构采用了嵌入式L型密封圈及置入室温硫化密封胶填充的组合式密封结构，不仅保证了平面的密封，而且也保证了轴向的密封。本实用新型结构简单可靠，增强了结构的固定能力，改善了结构的密封效果，本实用新型安全系数高、造价低廉、使用寿命长、密封效果好且易于安装拆卸调整，有效地保证了发电机安全稳定运行。

Description

一种大容量水氢冷汽轮发电机出线套管密封固定结构

技术领域

本实用新型涉及汽轮发电机领域，尤其涉及一种大容量水氢冷汽轮发电机出线套管密封固定结构。

背景技术

大容量水氢冷发电机的冷却方式都是定子线圈采用水冷，转子和定子其他部分采用氢冷，相比其他冷却方式(空气冷却)其冷却效果最佳，发电机效率最高。在电网系统中，大容量水氢冷汽轮发电机应用最多。氢气作为冷却介质其比热容大、粘度小、导热系数大、密度最小、介电强度高，且无毒、无腐蚀性、化学稳定且价廉易得。氢气的相对散热能力是空气的4倍，导热系数是空气的7倍，在同一温度的流速下，相对传热系数为空气的1.4～1.5倍，纯氢的密度为空气的1/14，若纯度为95％～96％则为1/10，通风、风摩损耗仅为空气的1/10，氢气在压力状态下温升相比空气小很多。因此，大容量发电机均选用氢气作为冷却介质。大容量水氢冷发电机定子内部在发电机运行时会充满压力氢气，一般氢气压力在0.5MPa(g)以上，依靠转子风扇使发电机内的密闭压力氢气循环对发电机进行冷却散热。由于氢气属于易燃易爆气体，当其在空气中的体积为4.1％～74.8％时，遇到火源或微小的静电火花，可引起爆炸。发电机定子出线套管安装在发电机机座上，与机座结合处必须要进行密封，防止氢气泄露引发爆炸事故。同时，发电机运行时出线套管区域为发电机定子输出电压高电压区域，出线套管运行时由于大电流通过会产生发热，此区域持续处于高温度和高电压状态，国内外机组由于氢气泄露产生爆炸的事故很多，事故造成的损失极大。因此，发电机出线套管处的密封是否可靠对发电机的安全稳定运行有较大影响。在发电机设计过程中，都非常重视出线套管处的密封结构设计。出线套管瓷套为陶瓷结构，为非加工部件，其制作精度普遍不高，表面多高低不平，不易密封，容易形成高应力区域。目前大多数出线套管密封结构都是采用平面密封垫结构或者开沟槽置入密封环结构，平面密封垫结构安装时不易保证压紧压力均布，平面密封垫压缩量易不均，压缩量太小处平面密封垫失效，压缩量过大处平面密封垫长期运行易产生老化；开沟槽置入密封环结构要求安装结合面加工和装配精度极高，实际密封效果往往达不到设计要求，且制造和安装成本高。传统设计固定结构即是密封结构，为了保证安装牢固却保证不了密封效果，或者仅保证了密封效果却无法保证安装牢固，长期运行在机组振动的影响下也会导致密封失效。也有结构在出线套管和定子机座安装孔间注入柔软硅胶，但由于无限位结构，导致运行时特别容易脱落，丧失密封效果。

发明内容

鉴如此，本实用新型的目的是提供一种大容量水氢冷汽轮发电机出线套管密封固定结构，此类传统设计的固定结构即是密封结构，本实用新型具有与以往技术不同的结构形式，由自调心举托固定结构和分离密封结构组成，结构简单可靠，能够有效改善发电机出线套管处密封结构，解决以往密封设计结构易于失效、密封效果不佳、制造精度和安装难度高但可靠性不强的问题。

本实用新型的技术方案具体描述如下：本实用新型由自调心举托固定结构和分离密封结构组成，自调心举托固定结构位于出线套管发电机外侧，分离密封结构位于发电机机内侧，自调心举托固定结构和分离密封结构通过压紧螺栓和压板螺栓固定至发电机机座发电机外侧和发电机内侧，形成出线套管密封固定结构。

在上述大容量水氢冷汽轮发电机出线套管密封固定结构中，所述自调心举托固定结构用压紧螺栓、锥型压环和蝶形压圈组成安装固定出线套管至发电机机座，锥型压环与出线套管间接触面有蝶形压圈，出线套管与发电机机座之间置入L型密封圈和室温硫化硅橡胶，绝缘压板压紧并限位室温硫化硅橡胶形成密封区域。

在上述大容量水氢冷汽轮发电机出线套管密封固定结构中，所述分离密封结构由L型密封圈、绝缘压板、压板螺栓和调整密封垫组成，压紧螺栓和压板螺栓用止动锁片锁紧。

在上述大容量水氢冷汽轮发电机出线套管密封固定结构中，所述发电机机座内部开有锥面倒角。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.自调心举托固定结构用于安装固定出线套管，结构刚强度设计合理，出线套管配套的弹性蝶形压圈斜面受力降低了出线套管结构的安装应力，把紧压紧螺栓时由于蝶形压圈锥形工作面压力的分配使结构具有自动调心功能，使压力传递至密封面分布更加均匀，不需要出线套管安装面有很高的配合精度，结构简单，易于安装调整。

2.分离密封结构采用了嵌入式L型密封圈及置入室温硫化密封胶填充的组合式密封结构，L型密封圈不仅保证了结合平面的密封，还沿出线套管轴向设计了密封，室温硫化密封胶进一步填充轴向密封，室温硫化密封胶的特点是流动适型效果好，定子机座安装孔不需要过高的孔径加工精度，仍能适型填充密封间隙，解决了定子机座安装孔和出线套管不同心的问题，同时使用绝缘压板、压板螺栓和调整密封垫围成更加稳固的室温硫化密封区域，绝缘压板压紧并限位室温硫化硅橡胶形成密封区域，使其密封间隙填充充实，保证机组长期运行不易脱离。最终在定子机座内锥面倒角与出线套管间形成锥面楔形密封结构，在发电机运行时内压力的作用下，越压越紧，发电机停机氢压消失状态下仍能保持室温硫化硅橡胶密封区域不脱离，维持正常的密封效果。

3.自调心举托固定结构和分离密封结构组成了出线套管的密封固定结构，将固定与密封结构分离，增强了结构的固定能力，改善了结构的密封效果，结构简单可靠、安全系数高、造价低廉、使用寿命长、密封效果好且易于安装拆卸调整，解决了以往结构密封效果不佳、制造精度和安装难度高的问题。本实用新型有效的保证了发电机安全稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型示意图。

图中标号说明：1-发电机机座；2-出线套管；3-蝶形压圈；4-锥型压环；5-压紧螺栓；6-L型密封圈；7-室温硫化硅橡胶；8-绝缘压板；9-压板螺栓；10-止动锁片；11-调整密封垫；12-锥面倒角；13-自调心举托固定结构；14-分离的密封结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型由自调心举托固定结构和分离密封结构组成密封固定结构。采用压紧螺栓5、锥型压环4和蝶形压圈3组成自调心举托结构将出线套管2安装到发电机机座1上，锥型压环4与出线套管2接触锥形工作面间衬有氟橡胶蝶形压圈3，锥型压环4厚度一般为60mm以上，保证了安装整个结构的支撑刚度和出线套管2安装紧度，具有弹性的蝶形压圈3可以使压紧螺栓5的整体压力分布传递至密封面更加均匀，在把紧压紧螺栓5时具有自适应的自调心能力，结构简单安装过程中易于调整，蝶形压圈3锥形工作面接触设计可以降低出线套管2接触安装应力。不需要出线套管2安装面有很高的配合精度，结构简单，易于安装调整。

出线套管2的密封面位于定子机座1和出线套管2间的L型密封圈6区域，传统密封结构一般只进行二者之间的平面密封，为了增强和改善密封效果，在二者之间嵌入氟橡胶材质的L型密封圈6，L型密封圈6在压力的作用下不仅保证了结合平面的密封，还沿出线套管2轴向设置了一段40mm长左右的固态弹性密封，L型密封圈6与发电机机座1安装孔有单侧1mm的过盈配合，可以利用L型密封圈6的弹性过赢效果增强轴向密封效果,同时也可以吸收定子机座1安装孔的制造误差，降低了定子机座1安装孔的加工精度，解决了定子机座1安装孔和出线套管2不同心问题。在锥型压环的压力作用下，L型密封圈6的平面部分厚度10mm被均匀的压力压缩40％～50％，产生密封作用。在L型密封圈6沿出线套管2轴向上面40mm固态弹性密封以上空隙区域，常规设计都是空的，为了达到双重组合密封效果，在这个空隙区域设计置入流动性强的室温硫化硅橡胶7形成第二道密封防线，达到组合密封效果，室温硫化密封胶7进一步填充了轴向密封，室温硫化密封胶7的特点是流动适型效果好，可以使密封间隙填充充实，保证机组长期运行不易脱离，为了使室温硫化硅橡胶7区域成型密封效果更佳，在定子机座1内部增设绝缘压板8，使用压板螺栓9固定绝缘压板8围成更加稳固的室温硫化硅橡胶7区域，安装时先对5mm厚的调整密封垫11进行预压，压缩量不超过10％，注入室温硫化硅橡胶7后再进行最终压紧，压缩量40％～50％，最终在定子机座1的内部锥面倒角位置与出线套管2间形成锥面楔形密封结构，绝缘压板8对室温硫化硅橡胶7区域起到限位作用，在发电机运行时内压力的作用下，越压越紧，发电机停机氢压消失状态下仍能保持室温硫化硅橡胶7密封区域不脱离，维持正常的密封效果。使组合密封结构密封效果最大化，长久有效。压紧螺栓5和压板螺栓9在安装调整完成后用止动锁片10锁紧，防止发电机运行过程中振动导致螺栓松动引发事故。

常规传统密封设计一般只进行平面密封，固定结构即是密封结构。L型密封圈6增加了沿出线套管2轴向与定子机座1间的固态弹性密封，室温硫化硅橡胶7区域形成了组合式加强密封结构，更进一步增强了密封结构的密封效果，绝缘压板8还对室温硫化硅橡胶7区域起到限位作用，在两个方向均保证了发电机的密封能力，且L型密封圈6和室温硫化硅橡胶7区域都为柔性结构，还可以适应出线套管2在发电机运行过程中的热变形效应。

本实用新型具有与以往技术不同的结构形式，进一步完善了发电机出线套管处密封结构，自调心举托固定结构和分离的密封结构组成了出线套管2的密封固定结构，将固定与密封结构分离，增强了结构的固定能力，改善了结构的密封效果，结构简单可靠、安全系数高、造价低廉、使用寿命长、密封效果好且易于安装拆卸调整，解决了以往结构密封效果不佳、制造精度和安装难度高的问题。本实用新型有效的保证了发电机安全稳定运行。

最后，本实用新型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实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (4)

1.一种大容量水氢冷汽轮发电机出线套管密封固定结构，其特征是：由自调心举托固定结构(13)和分离密封结构(14)组成，自调心举托固定结构(13)位于出线套管(2)发电机外侧，分离密封结构(14)位于发电机机内侧，自调心举托固定结构(13)和分离密封结构(14)通过压紧螺栓(5)和压板螺栓(9)固定至发电机机座(1)发电机外侧和发电机内侧，形成出线套管密封固定结构。

2.根据权利要求1所述的一种大容量水氢冷汽轮发电机出线套管密封固定结构，其特征是：所述自调心举托固定结构(13)用压紧螺栓(5)、锥型压环(4)和蝶形压圈(3)固定出线套管(2)至发电机机座(1)，锥型压环(4)与出线套管(2)之间的接触面有蝶形压圈(3)，出线套管(2)与发电机机座(1)之间置入L型密封圈(6)和室温硫化硅橡胶(7)，绝缘压板(8)压紧并限位室温硫化硅橡胶(7)形成密封区域。

3.根据权利要求1所述的一种大容量水氢冷汽轮发电机出线套管密封固定结构，其特征是：所述分离密封结构(14)由L型密封圈(6)、绝缘压板(8)、压板螺栓(9)和调整密封垫(11)组成，压紧螺栓(5)和压板螺栓(9)用止动锁片(10)锁紧。

4.根据权利要求2所述的一种大容量水氢冷汽轮发电机出线套管密封固定结构，其特征是：所述发电机机座(1)内部开有锥面倒角(12)。

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