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自定心浮动刷式密封瓦
申请号	CN201110299248.9	申请日	2011-09-29	公开(公告)号	CN102352922A	公开(公告)日	2012-02-15
申请人	江苏透平密封高科技有限公司;			发明人	顾新民; 蒋国; 石伟伟;
摘要	本发明公开了一种自定心浮动刷式密封瓦，包括上半密封瓦和下半密封瓦，所述的上半密封瓦和下半密封瓦在中分面处通过螺栓紧固，所述密封瓦的内表面为钨金面，其特征在于，所述的密封瓦的内表面凹陷形成装设刷环用凹槽，所述的装设刷环用凹槽内设置有刷环，所述的刷环与发电机转子的轴颈零间隙或过盈配合。本发明为氢冷发电机的端部密封提供了较为理想的解决方案，较现行普通密封瓦其密封性能将大大提高，能够有效地减少氢气的泄漏和减轻氢气的污染，同时减少密封瓦卡涩、偏磨等故障的发生，延长其寿命，提高氢冷发电机组运行的经济性与安全性。
权利要求	1.自定心浮动刷式密封瓦，包括上半密封瓦和下半密封瓦，所述的上半密封瓦和下半密封瓦在中分面处通过螺栓紧固，所述密封瓦的内表面为钨金面，其特征在于，所述的密封瓦的内表面凹陷形成装设刷环用凹槽，所述的装设刷环用凹槽内设置有刷环，所述的刷环与发电机转子的轴颈零间隙或过盈配合。 2.根据权利要求1所述的自定心浮动刷式密封瓦，其特征在于，所述的密封瓦为单流环密封瓦、双流环密封瓦、三流环密封瓦中的任一种。 3.根据权利要求2所述的自定心浮动刷式密封瓦，其特征在于，在所述的单流环密封瓦中，所述的装设刷环用凹槽形成在单流环密封瓦的氢侧出口处，或者在单流环密封瓦的氢侧出口处和空侧出口处均形成有装设刷环用凹槽。 4.根据权利要求2所述的自定心浮动刷式密封瓦，其特征在于，在所述的双流环密封瓦中，所述的装设刷环用凹槽形成在双流环密封瓦的氢空之间处，或者在双流环密封瓦的氢空之间处、氢侧出口处和空侧出口处均设置有装设刷环用凹槽。 5.根据权利要求1所述的自定心浮动刷式密封瓦，其特征在于，所述的刷环包括上半刷环和下半刷环，上半刷环和下半刷环在中分面处结合形成整圈刷环，所述的整圈刷环包括内挡板、外挡板和刷丝，所述的刷丝位于内挡板和外挡板之间，且所述的内挡板、外挡板和刷丝通过高能束焊接方式固定。 6.根据权利要求5所述的自定心浮动刷式密封瓦，其特征在于，所述的刷丝与发电机转子的轴颈零间隙或过盈配合。 7.根据权利要求5所述的自定心浮动刷式密封瓦，其特征在于，所述的刷丝的直径为 0.05～0.15mm。 8.根据权利要求5所述的自定心浮动刷式密封瓦，其特征在于，所述的刷丝与发电机转子的径向夹角为0～30°。 9.根据权利要求5所述的自定心浮动刷式密封瓦，其特征在于，所述的刷丝的材质为自润滑耐磨合金。 10.根据权利要求1所述的自定心浮动刷式密封瓦，其特征在于，所述的密封瓦的钨金面与发电机转子的轴颈的配合间隙为0.25～0.50mm。
说明书全文	自定心浮动刷式密封瓦技术领域 [0001] 本发明涉及一种，尤其是涉及一种用于氢冷发电机端部密封的刷式密封件，属于刷式密封技术领域。背景技术 [0002] 由于氢气热容大，导热性比空气高6倍多，流动性比空气好，重量不到空气的1/10,使得发电机内的通风摩擦损耗大大减小，所以现代单机大容量发电机普遍采用氢冷技术。为使机组能够安全、可靠、经济、稳定地运行，严格地保证机内氢气不外漏及高纯度是十分必要的。氢气纯度不合格，将会造成机内构件局部过热，有害气体的存在还会造成绝缘老化、铁芯及其金属部件腐蚀，直接影响机组的安全。如果氢气纯度下降至爆炸范围内，在一定的条件下可能还会引起爆炸；此外，氢气纯度下降时，混合气体的密度随之上升，将导致发电机内通风摩擦损耗增加，降低发电机的效率。根据美国GE公司介绍 ,一台运行氢压为0.5MPa,容量为907MW的氢冷发电机，其氢气纯度从98%下降至95%时，通风摩擦损耗大约增加32%,即相当于损失685KW。一般情况下，当机内的氢气压力不变时，氢气纯度每降低 1% ,其通风摩擦损耗增加约11%。综上，氢气纯度降低严重威胁机组的经济与安全运行，必须利用排污、补氢的方法提高机内氢气纯度。 [0003] 为了维持发电机内氢气压力稳定以及高纯度,尽量减少排污和补氢的次数，在发电机端盖处设有专门的密封装置。发电机密封装置通常采用浮环式密封瓦结构,通以密封油流实现密封，浮环密封可分为单流环、双流环和三流环三种形式, 最常用的有单流环和双流环两种形式。 [0004] 发电机采用单流环密封瓦结构时, 所配套的密封油系统带有真空净化处理装置。机组正常运行时，密封油由汽轮机的润滑油系统补给到密封油真空箱，经密封油泵升压后通过调节阀调节，供给密封瓦，保证密封油压力高于氢气压力一定值，如GE公司的要求是 0.049 MPa。密封瓦的氢侧回油经氢气分离器分离后，氢气返回到发电机内，密封油返回到润滑油回油系统；密封瓦的空侧回油，通过U型管或分离器后也返回到润滑油回油系统。这样的密封油系统实际上是一个开式系统，为了防止溶解在润滑油中的气体和水分被携带到发电机内，影响氢气的纯度和湿度，密封油系统专门设计了真空处理装置，配有真空箱、真空泵、喷淋管等设施，对补给的润滑油及氢侧返回的密封油进行真空脱气处理。由以上系统结构可知，溶解在氢侧密封油回油中的氢气都将被带走或被脱气处理。 [0005] 发电机采用双流环密封瓦结构时，所配套的密封油系统由空侧和氢侧两个相对独立的系统组成。空侧的密封油由空侧密封油泵供给，通过差压调节阀来保证空侧密封油压力高于氢气压力一定值，如WH公司要求是0.084 MPa。氢侧的密封油由氢侧密封油泵供给，通过平衡阀调节来保证氢侧密封油压与空侧密封油压在密封瓦处相等，如采用 WH技术的发电机，平衡阀控制两者差压在±490Pa内。在理想状态下，平衡阀调节使两侧油压相等，空侧的密封油和氢侧的密封油在密封瓦内不发生窜流，这时的氢侧密封油系统完全是一个封闭的循环系统。但实际上，平衡阀一直处于跟踪调节状态，且其自身精度有限，易出现卡涩、磨损等问题，故氢侧密封油压与空侧密封油压很难达到绝对相等，在密封瓦内发生窜流现象是必然的。当空侧密封油窜流到氢侧时，溶解在密封油中的空气被带到氢侧，最终影响发电机内氢气的纯度和湿度。氢侧密封油油箱的液位也将被抬高，通过液位调节阀的调节，窜流过来的密封油将被排回到空侧密封油系统，这时，溶解在密封油中的氢气也随之被带走；当氢侧密封油窜流到空侧时，溶解在密封油中的氢气直接被带到空侧密封油系统，在空侧油箱中会离析出来，最后被排到室外。 [0006] 综上所述，发电机内氢气的密封实际上是以油封来实现，而密封瓦的作用就是维持稳定的油流。一般而言，密封瓦与发电机转子轴颈配合总间隙为0.15～0.40mm，其间形成稳定的油流，阻止氢气外漏并避免其受到污染。理论上，稳定的油流能够实现机内氢气的完全密封，但工程实践中仍存在氢气外漏和纯度不断下降的现象，主要原因是气体溶解到密封油中，以密封油为介质实现互换。发明内容 [0007] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种密封性能好、有效地减少氢气的泄漏和污染、提高氢冷发电机组运行的经济性与安全性的自定心浮动刷式密封瓦。 [0008] 为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：自定心浮动刷式密封瓦，包括上半密封瓦和下半密封瓦，所述的上半密封瓦和下半密封瓦在中分面处通过螺栓紧固，所述密封瓦的内表面为钨金面，其特征在于，所述的密封瓦的内表面凹陷形成装设刷环用凹槽，所述的装设刷环用凹槽内设置有刷环，所述的刷环与发电机转子的轴颈零间隙或过盈配合。 [0009] 所述的密封瓦为单流环密封瓦、双流环密封瓦、三流环密封瓦中的任一种，常用的为单流环密封瓦和双流环密封瓦。 [0010] 其中，在所述的单流环密封瓦中，所述的装设刷环用凹槽形成在单流环密封瓦的氢侧出口处，或者在单流环密封瓦的氢侧出口处和空侧出口处均形成有装设刷环用凹槽。 [0011] 而在所述的双流环密封瓦中，所述的装设刷环用凹槽形成在双流环密封瓦的氢空之间处，或者在双流环密封瓦的氢空之间处、氢侧出口处和空侧出口处均设置有装设刷环用凹槽。 [0012] 三流环密封瓦与双流环密封瓦上的装设刷环用凹槽形成方式类似，只是三流环密封瓦比双流环密封瓦可以多形成一个氢空之间处的装设刷环用凹槽。 [0013] 此外，所述的刷环包括上半刷环和下半刷环，上半刷环和下半刷环在中分面处结合形成整圈刷环，所述的整圈刷环包括内挡板、外挡板和刷丝，所述的刷丝位于内挡板和外挡板之间，且所述的内挡板、外挡板和刷丝通过高能束焊接方式固定。 [0014] 其中，所述的刷丝与发电机转子的轴颈零间隙或过盈配合，且所述的刷丝的直径为0.05～0.15mm，与发电机转子的径向夹角为0～30°，其材质为自润滑耐磨合金。 [0015] 另外，所述的密封瓦的钨金面与发电机转子的轴颈的配合间隙为0.25～0.50mm。 [0016] 本发明的有益效果是：本发明为氢冷发电机的端部密封提供了较为理想的解决方案，较现行普通密封瓦其密封性能将大大提高，能够有效地减少氢气的泄漏和减轻氢气的污染，提高氢冷发电机组运行的经济性与安全性。对于普通的任何形式的密封瓦而言，在发电机转子达到一定转速，即密封瓦钨金面与发电机转子的轴颈表面形成刚性油膜之前，在自身重力等因素的作用下，密封瓦与轴颈之间都会存在偏磨，密封瓦热变形，一般而言，密封瓦径向间隙取值越小，越容易发生密封瓦卡涩、振动超标、椭圆度超标、钨金烧熔等故障及事故；而本发明所涉及的密封瓦在刚性油膜形成之前，刷环与轴颈零间隙配合，起到一定的预定心作用，促进油膜的形成，延长密封瓦钨金面的寿命，减轻密封瓦卡涩、偏磨而造成的热变形，因而其运行安全性大大提高，待刚性油膜形成，刷环与发电机转子的轴颈达到严格意义上的同心，保持优越的密封性能，此外，所述的刷环所用刷丝由自润滑耐磨合金制成，若与发电机转子过盈接触，在密封油的润滑和冷却作用下，刷丝摩擦发热量较小且能及时排走，不会出现磨损、过热等异常现象。 [0017] 本发明既适合新机组密封瓦的设计，也适合老机组密封瓦的改造，且无需改动机组本体结构。自定心浮动刷式密封瓦对发电机转子适应性更强，对老机组而言，若发电机转子的轴颈已磨损，存在椭圆度、锥度等超标现象，其更佳的密封性能将免去修复转子轴颈的麻烦。附图说明 [0018] 图1为本发明一实施例的组装结构示意图；图2为本发明所述的密封瓦的结构示意图；图3为本发明所述的刷环的断面结构示意图；图4为本发明实施例一的结构示意图；图5为本发明实施例二的结构示意图；图6为本发明实施例三的结构示意图；图7为本发明实施例四的结构示意图。 [0019] 附图中主要标记含义如下：1、内挡板 2、外挡板 3、刷丝 H4、高能束焊点 5、密封瓦 6、钨金面 K7、装设刷环用凹槽 8、密封座 9、发电机转子 10、氢侧密封瓦 11、空侧密封瓦 12、刷环 13、氢空侧之间密封瓦。具体实施方式 [0020] 以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。 [0021] 图1为本发明一实施例的组装结构示意图；图2为本发明所述的密封瓦的结构示意图。 [0022] 如图1和图2所示：自定心浮动刷式密封瓦，包括上半密封瓦和下半密封瓦，所述的上半密封瓦和下半密封瓦在中分面处通过螺栓紧固，所述密封瓦5的内表面为钨金面6，其中，所述的密封瓦5的内表面凹陷形成装设刷环用凹槽K7，所述的装设刷环用凹槽K7内设置有刷环12，所述的刷环12与发电机转子9的轴颈零间隙或过盈配合。 [0023] 图3为本发明所述的刷环的断面结构示意图。 [0024] 由背景技术可知，不管是氢气外漏还是空气漏入发电机内部污染氢气，都是以密封油为载体，故控制好密封油的流量及流向即能保证密封瓦5的性能。本发明通过在密封瓦5上装设刷环12来实现密封油流量及流向的控制。如图3所示：刷环包括上半刷环和下半刷环，上半刷环和下半刷环在中分面处结合形成整圈刷环，所述的整圈刷环包括内挡板1、外挡板2和刷丝3，所述的刷丝3位于内挡板1和外挡板2之间，且所述的内挡板1、外挡板2和刷丝3通过高能束焊接方式固定，且在焊接点形成高能束焊点H4。此外，刷丝3的直径为0.05～0.15mm，刷丝3与发电机转子9的径向夹角为0～30°，其材质为自润滑耐磨合金。 [0025] 刷环3的安装过程为：首先在上半密封瓦和下半密封瓦中分别装入上半刷环和下半刷环，然后，视上半刷环和下半刷环的拼接配合情况修磨刷环中分面，使刷环12接缝处紧密配合，之后对整圈刷式密封瓦进行精加工，使得密封瓦5的钨金面6与发电机转子9的轴颈配合总间隙为0.25～0.50mm，刷丝3与发电机转子9的轴颈零间隙或过盈配合，然后将装有刷环12的上半密封瓦和下半密封瓦在中分面通过螺栓紧固。 [0026] 所述的密封瓦为单流环密封瓦、双流环密封瓦、三流环密封瓦中的任一种，常用的为单流环密封瓦和双流环密封瓦，且所述的密封瓦包括两个部分，一侧为氢侧密封瓦，另一侧为空侧密封瓦。 [0027] 图4为本发明实施例一的结构示意图。 [0028] 如图4所示：在所述的单流环密封瓦中，所述的装设刷环用凹槽K7形成在流环密封瓦的氢侧出口处，即在流环密封瓦的氢侧出口处设置刷环12，严格控制氢侧密封瓦10一侧的密封油的流量。 [0029] 图5为本发明实施例二的结构示意图。 [0030] 如图5所示：在所述的双流环密封瓦中，所述的装设刷环用凹槽K7形成在双流环密封瓦的氢空之间处，即在氢侧密封瓦10和空侧密封瓦11之间的氢空之间处装设刷环12，以阻止空氢侧密封油互窜。即密封油泵不断把一定压力的密封油输送至密封座8内，密封油沿着密封瓦5与发电机转子9的轴颈之间的间隙分别往空侧和氢侧泄漏，密封油起到密封氢气和冷却密封瓦5的双重作用，而刷环12则对密封油的流量和流向起到很好的控制作用。 [0031] 图6为本发明实施例三的结构示意图。 [0032] 如图6所示：在所述的单流环密封瓦中，在单流环密封瓦的氢侧出口处和空侧出口处均形成有装设刷环用凹槽K7，即在氢侧密封瓦10的氢侧出口处和空侧密封瓦11的空侧出口处均设置有刷环12。 [0033] 图7为本发明实施例四的结构示意图。 [0034] 如图7所示：在所述的双流环密封瓦中，在双流环密封瓦的氢空之间处、氢侧出口处和空侧出口处均设置有装设刷环用凹槽K7，即在氢侧密封瓦10的氢侧出口处和空侧密封瓦11的空侧出口处以及氢侧密封瓦10和空侧密封瓦11之间的氢空之间处均设置有刷环12。 [0035] 实施例三和四不管何种形式的密封瓦5，若在空侧出口和氢侧出口处都装设刷环，同时密封瓦5与发电机转子9的轴颈的配合间隙取上限，保证一定的冷却油的流量，将对减少密封瓦5的卡涩、偏磨等故障大有益处。 [0036] 上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。