專利名稱：自定心浮動刷式密封瓦的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種，尤其是涉及一種用于氫冷發(fā)電機端部密封的刷式密封件，屬于刷式密封技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于氫氣熱容大，導(dǎo)熱性比空氣高6倍多，流動性比空氣好，重量不到空氣的 1/10，使得發(fā)電機內(nèi)的通風(fēng)摩擦損耗大大減小，所以現(xiàn)代單機大容量發(fā)電機普遍采用氫冷技術(shù)。為使機組能夠安全、可靠、經(jīng)濟、穩(wěn)定地運行，嚴(yán)格地保證機內(nèi)氫氣不外漏及高純度是十分必要的。氫氣純度不合格，將會造成機內(nèi)構(gòu)件局部過熱，有害氣體的存在還會造成絕緣老化、鐵芯及其金屬部件腐蝕，直接影響機組的安全。如果氫氣純度下降至爆炸范圍內(nèi)，在一定的條件下可能還會引起爆炸；此外，氫氣純度下降時，混合氣體的密度隨之上升，將導(dǎo)致發(fā)電機內(nèi)通風(fēng)摩擦損耗增加，降低發(fā)電機的效率。根據(jù)美國GE公司介紹，一臺運行氫壓為0. 5MPa,容量為907MW的氫冷發(fā)電機，其氫氣純度從98%下降至95%時，通風(fēng)摩擦損耗大約增加3296，即相當(dāng)于損失685KW。一般情況下，當(dāng)機內(nèi)的氫氣壓力不變時，氫氣純度每降低 1%，其通風(fēng)摩擦損耗增加約11%。綜上，氫氣純度降低嚴(yán)重威脅機組的經(jīng)濟與安全運行，必須利用排污、補氫的方法提高機內(nèi)氫氣純度。為了維持發(fā)電機內(nèi)氫氣壓力穩(wěn)定以及高純度，盡量減少排污和補氫的次數(shù)，在發(fā)電機端蓋處設(shè)有專門的密封裝置。發(fā)電機密封裝置通常采用浮環(huán)式密封瓦結(jié)構(gòu)，通以密封油流實現(xiàn)密封，浮環(huán)密封可分為單流環(huán)、雙流環(huán)和三流環(huán)三種形式，最常用的有單流環(huán)和雙流環(huán)兩種形式。發(fā)電機采用單流環(huán)密封瓦結(jié)構(gòu)時，所配套的密封油系統(tǒng)帶有真空凈化處理裝置。 機組正常運行時，密封油由汽輪機的潤滑油系統(tǒng)補給到密封油真空箱，經(jīng)密封油泵升壓后通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，供給密封瓦，保證密封油壓力高于氫氣壓力一定值，如GE公司的要求是 0.049 MPa0密封瓦的氫側(cè)回油經(jīng)氫氣分離器分離后，氫氣返回到發(fā)電機內(nèi)，密封油返回到潤滑油回油系統(tǒng)；密封瓦的空側(cè)回油，通過U型管或分離器后也返回到潤滑油回油系統(tǒng)。這樣的密封油系統(tǒng)實際上是一個開式系統(tǒng)，為了防止溶解在潤滑油中的氣體和水分被攜帶到發(fā)電機內(nèi)，影響氫氣的純度和濕度，密封油系統(tǒng)專門設(shè)計了真空處理裝置，配有真空箱、真空泵、噴淋管等設(shè)施，對補給的潤滑油及氫側(cè)返回的密封油進行真空脫氣處理。由以上系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可知，溶解在氫側(cè)密封油回油中的氫氣都將被帶走或被脫氣處理。發(fā)電機采用雙流環(huán)密封瓦結(jié)構(gòu)時，所配套的密封油系統(tǒng)由空側(cè)和氫側(cè)兩個相對獨立的系統(tǒng)組成?？諅?cè)的密封油由空側(cè)密封油泵供給，通過差壓調(diào)節(jié)閥來保證空側(cè)密封油壓力高于氫氣壓力一定值，如WH公司要求是0. 084 MPa0氫側(cè)的密封油由氫側(cè)密封油泵供給， 通過平衡閥調(diào)節(jié)來保證氫側(cè)密封油壓與空側(cè)密封油壓在密封瓦處相等，如采用WH技術(shù)的發(fā)電機，平衡閥控制兩者差壓在士490Pa內(nèi)。在理想狀態(tài)下，平衡閥調(diào)節(jié)使兩側(cè)油壓相等， 空側(cè)的密封油和氫側(cè)的密封油在密封瓦內(nèi)不發(fā)生竄流，這時的氫側(cè)密封油系統(tǒng)完全是一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)。但實際上，平衡閥一直處于跟蹤調(diào)節(jié)狀態(tài)，且其自身精度有限，易出現(xiàn)卡澀、磨損等問題，故氫側(cè)密封油壓與空側(cè)密封油壓很難達(dá)到絕對相等，在密封瓦內(nèi)發(fā)生竄流現(xiàn)象是必然的。當(dāng)空側(cè)密封油竄流到氫側(cè)時，溶解在密封油中的空氣被帶到氫側(cè)，最終影響發(fā)電機內(nèi)氫氣的純度和濕度。氫側(cè)密封油油箱的液位也將被抬高，通過液位調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)， 竄流過來的密封油將被排回到空側(cè)密封油系統(tǒng)，這時，溶解在密封油中的氫氣也隨之被帶走；當(dāng)氫側(cè)密封油竄流到空側(cè)時，溶解在密封油中的氫氣直接被帶到空側(cè)密封油系統(tǒng)，在空側(cè)油箱中會離析出來，最后被排到室外。綜上所述，發(fā)電機內(nèi)氫氣的密封實際上是以油封來實現(xiàn)，而密封瓦的作用就是維持穩(wěn)定的油流。一般而言，密封瓦與發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸頸配合總間隙為0. 15 0. 40mm，其間形成穩(wěn)定的油流，阻止氫氣外漏并避免其受到污染。理論上，穩(wěn)定的油流能夠?qū)崿F(xiàn)機內(nèi)氫氣的完全密封，但工程實踐中仍存在氫氣外漏和純度不斷下降的現(xiàn)象，主要原因是氣體溶解到密封油中，以密封油為介質(zhì)實現(xiàn)互換。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種密封性能好、有效地減少氫氣的泄漏和污染、提高氫冷發(fā)電機組運行的經(jīng)濟性與安全性的自定心浮動刷式密封瓦。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的
自定心浮動刷式密封瓦，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處通過螺栓緊固，所述密封瓦的內(nèi)表面為鎢金面，其特征在于，所述的密封瓦的內(nèi)表面凹陷形成裝設(shè)刷環(huán)用凹槽，所述的裝設(shè)刷環(huán)用凹槽內(nèi)設(shè)置有刷環(huán)，所述的刷環(huán)與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的軸頸零間隙或過盈配合。所述的密封瓦為單流環(huán)密封瓦、雙流環(huán)密封瓦、三流環(huán)密封瓦中的任一種，常用的為單流環(huán)密封瓦和雙流環(huán)密封瓦。其中，在所述的單流環(huán)密封瓦中，所述的裝設(shè)刷環(huán)用凹槽形成在單流環(huán)密封瓦的氫側(cè)出口處，或者在單流環(huán)密封瓦的氫側(cè)出口處和空側(cè)出口處均形成有裝設(shè)刷環(huán)用凹槽。而在所述的雙流環(huán)密封瓦中，所述的裝設(shè)刷環(huán)用凹槽形成在雙流環(huán)密封瓦的氫空之間處，或者在雙流環(huán)密封瓦的氫空之間處、氫側(cè)出口處和空側(cè)出口處均設(shè)置有裝設(shè)刷環(huán)用凹槽。三流環(huán)密封瓦與雙流環(huán)密封瓦上的裝設(shè)刷環(huán)用凹槽形成方式類似，只是三流環(huán)密封瓦比雙流環(huán)密封瓦可以多形成一個氫空之間處的裝設(shè)刷環(huán)用凹槽。此外，所述的刷環(huán)包括上半刷環(huán)和下半刷環(huán)，上半刷環(huán)和下半刷環(huán)在中分面處結(jié)合形成整圈刷環(huán)，所述的整圈刷環(huán)包括內(nèi)擋板、外擋板和刷絲，所述的刷絲位于內(nèi)擋板和外擋板之間，且所述的內(nèi)擋板、外擋板和刷絲通過高能束焊接方式固定。其中，所述的刷絲與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的軸頸零間隙或過盈配合，且所述的刷絲的直徑為0. 05 0. 15mm,與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的徑向夾角為0 30°，其材質(zhì)為自潤滑耐磨合金。另外，所述的密封瓦的鎢金面與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的軸頸的配合間隙為0. 25 0. 50mm。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明為氫冷發(fā)電機的端部密封提供了較為理想的解決方案，較現(xiàn)行普通密封瓦其密封性能將大大提高，能夠有效地減少氫氣的泄漏和減輕氫氣的污染，提高氫冷發(fā)電機組運行的經(jīng)濟性與安全性。對于普通的任何形式的密封瓦而言，在發(fā)電機轉(zhuǎn)子達(dá)到一定轉(zhuǎn)速，即密封瓦鎢金面與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的軸頸表面形成剛性油膜之前，在自身重力等因素的作用下，密封瓦與軸頸之間都會存在偏磨，密封瓦熱變形，一般而言，密封瓦徑向間隙取值越小， 越容易發(fā)生密封瓦卡澀、振動超標(biāo)、橢圓度超標(biāo)、鎢金燒熔等故障及事故；而本發(fā)明所涉及的密封瓦在剛性油膜形成之前，刷環(huán)與軸頸零間隙配合，起到一定的預(yù)定心作用，促進油膜的形成，延長密封瓦鎢金面的壽命，減輕密封瓦卡澀、偏磨而造成的熱變形，因而其運行安全性大大提高，待剛性油膜形成，刷環(huán)與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的軸頸達(dá)到嚴(yán)格意義上的同心，保持優(yōu)越的密封性能，此外，所述的刷環(huán)所用刷絲由自潤滑耐磨合金制成，若與發(fā)電機轉(zhuǎn)子過盈接觸，在密封油的潤滑和冷卻作用下，刷絲摩擦發(fā)熱量較小且能及時排走，不會出現(xiàn)磨損、過熱等異常現(xiàn)象。本發(fā)明既適合新機組密封瓦的設(shè)計，也適合老機組密封瓦的改造，且無需改動機組本體結(jié)構(gòu)。自定心浮動刷式密封瓦對發(fā)電機轉(zhuǎn)子適應(yīng)性更強，對老機組而言，若發(fā)電機轉(zhuǎn)子的軸頸已磨損，存在橢圓度、錐度等超標(biāo)現(xiàn)象，其更佳的密封性能將免去修復(fù)轉(zhuǎn)子軸頸的麻煩。


圖1為本發(fā)明一實施例的組裝結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明所述的密封瓦的結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明所述的刷環(huán)的斷面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本發(fā)明實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中主要標(biāo)記含義如下
I、內(nèi)擋板2、外擋板3、刷絲 H4、高能束焊點 5、密封瓦 6、鎢金面 K7、裝設(shè)刷環(huán)用凹槽
8、密封座9、發(fā)電機轉(zhuǎn)子 10、氫側(cè)密封瓦
II、空側(cè)密封瓦12、刷環(huán)13、氫空側(cè)之間密封瓦。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。圖1為本發(fā)明一實施例的組裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所述的密封瓦的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1和圖2所示自定心浮動刷式密封瓦，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處通過螺栓緊固，所述密封瓦5的內(nèi)表面為鎢金面6， 其中，所述的密封瓦5的內(nèi)表面凹陷形成裝設(shè)刷環(huán)用凹槽K7，所述的裝設(shè)刷環(huán)用凹槽K7內(nèi)設(shè)置有刷環(huán)12，所述的刷環(huán)12與發(fā)電機轉(zhuǎn)子9的軸頸零間隙或過盈配合。圖3為本發(fā)明所述的刷環(huán)的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。由背景技術(shù)可知，不管是氫氣外漏還是空氣漏入發(fā)電機內(nèi)部污染氫氣，都是以密封油為載體，故控制好密封油的流量及流向即能保證密封瓦5的性能。本發(fā)明通過在密封瓦5上裝設(shè)刷環(huán)12來實現(xiàn)密封油流量及流向的控制。如圖3所示刷環(huán)包括上半刷環(huán)和下半刷環(huán)，上半刷環(huán)和下半刷環(huán)在中分面處結(jié)合形成整圈刷環(huán)，所述的整圈刷環(huán)包括內(nèi)擋板 1、外擋板2和刷絲3，所述的刷絲3位于內(nèi)擋板1和外擋板2之間，且所述的內(nèi)擋板1、外擋板2和刷絲3通過高能束焊接方式固定，且在焊接點形成高能束焊點H4。此外，刷絲3的直徑為0. 05 0. 15mm，刷絲3與發(fā)電機轉(zhuǎn)子9的徑向夾角為0 30°，其材質(zhì)為自潤滑耐磨
α全
口巫ο刷環(huán)3的安裝過程為首先在上半密封瓦和下半密封瓦中分別裝入上半刷環(huán)和下半刷環(huán)，然后，視上半刷環(huán)和下半刷環(huán)的拼接配合情況修磨刷環(huán)中分面，使刷環(huán)12接縫處緊密配合，之后對整圈刷式密封瓦進行精加工，使得密封瓦5的鎢金面6與發(fā)電機轉(zhuǎn)子9的軸頸配合總間隙為0. 25 0. 50mm，刷絲3與發(fā)電機轉(zhuǎn)子9的軸頸零間隙或過盈配合，然后將裝有刷環(huán)12的上半密封瓦和下半密封瓦在中分面通過螺栓緊固。所述的密封瓦為單流環(huán)密封瓦、雙流環(huán)密封瓦、三流環(huán)密封瓦中的任一種，常用的為單流環(huán)密封瓦和雙流環(huán)密封瓦，且所述的密封瓦包括兩個部分，一側(cè)為氫側(cè)密封瓦，另一側(cè)為空側(cè)密封瓦。圖4為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示在所述的單流環(huán)密封瓦中，所述的裝設(shè)刷環(huán)用凹槽K7形成在流環(huán)密封瓦的氫側(cè)出口處，即在流環(huán)密封瓦的氫側(cè)出口處設(shè)置刷環(huán)12，嚴(yán)格控制氫側(cè)密封瓦10 — 側(cè)的密封油的流量。圖5為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示在所述的雙流環(huán)密封瓦中，所述的裝設(shè)刷環(huán)用凹槽K7形成在雙流環(huán)密封瓦的氫空之間處，即在氫側(cè)密封瓦10和空側(cè)密封瓦11之間的氫空之間處裝設(shè)刷環(huán)12， 以阻止空氫側(cè)密封油互竄。即密封油泵不斷把一定壓力的密封油輸送至密封座8內(nèi)，密封油沿著密封瓦5與發(fā)電機轉(zhuǎn)子9的軸頸之間的間隙分別往空側(cè)和氫側(cè)泄漏，密封油起到密封氫氣和冷卻密封瓦5的雙重作用，而刷環(huán)12則對密封油的流量和流向起到很好的控制作用。圖6為本發(fā)明實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示在所述的單流環(huán)密封瓦中，在單流環(huán)密封瓦的氫側(cè)出口處和空側(cè)出口處均形成有裝設(shè)刷環(huán)用凹槽K7，即在氫側(cè)密封瓦10的氫側(cè)出口處和空側(cè)密封瓦11的空側(cè)出口處均設(shè)置有刷環(huán)12。圖7為本發(fā)明實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示在所述的雙流環(huán)密封瓦中，在雙流環(huán)密封瓦的氫空之間處、氫側(cè)出口處和空側(cè)出口處均設(shè)置有裝設(shè)刷環(huán)用凹槽K7，即在氫側(cè)密封瓦10的氫側(cè)出口處和空側(cè)密封瓦11的空側(cè)出口處以及氫側(cè)密封瓦10和空側(cè)密封瓦11之間的氫空之間處均設(shè)置有刷環(huán)12。實施例三和四不管何種形式的密封瓦5，若在空側(cè)出口和氫側(cè)出口處都裝設(shè)刷環(huán)， 同時密封瓦5與發(fā)電機轉(zhuǎn)子9的軸頸的配合間隙取上限，保證一定的冷卻油的流量，將對減少密封瓦5的卡澀、偏磨等故障大有益處。上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.自定心浮動刷式密封瓦，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處通過螺栓緊固，所述密封瓦的內(nèi)表面為鎢金面，其特征在于，所述的密封瓦的內(nèi)表面凹陷形成裝設(shè)刷環(huán)用凹槽，所述的裝設(shè)刷環(huán)用凹槽內(nèi)設(shè)置有刷環(huán)，所述的刷環(huán)與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的軸頸零間隙或過盈配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自定心浮動刷式密封瓦，其特征在于，所述的密封瓦為單流環(huán)密封瓦、雙流環(huán)密封瓦、三流環(huán)密封瓦中的任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自定心浮動刷式密封瓦，其特征在于，在所述的單流環(huán)密封瓦中，所述的裝設(shè)刷環(huán)用凹槽形成在單流環(huán)密封瓦的氫側(cè)出口處，或者在單流環(huán)密封瓦的氫側(cè)出口處和空側(cè)出口處均形成有裝設(shè)刷環(huán)用凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自定心浮動刷式密封瓦，其特征在于，在所述的雙流環(huán)密封瓦中，所述的裝設(shè)刷環(huán)用凹槽形成在雙流環(huán)密封瓦的氫空之間處，或者在雙流環(huán)密封瓦的氫空之間處、氫側(cè)出口處和空側(cè)出口處均設(shè)置有裝設(shè)刷環(huán)用凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自定心浮動刷式密封瓦，其特征在于，所述的刷環(huán)包括上半刷環(huán)和下半刷環(huán)，上半刷環(huán)和下半刷環(huán)在中分面處結(jié)合形成整圈刷環(huán)，所述的整圈刷環(huán)包括內(nèi)擋板、外擋板和刷絲，所述的刷絲位于內(nèi)擋板和外擋板之間，且所述的內(nèi)擋板、外擋板和刷絲通過高能束焊接方式固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自定心浮動刷式密封瓦，其特征在于，所述的刷絲與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的軸頸零間隙或過盈配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自定心浮動刷式密封瓦，其特征在于，所述的刷絲的直徑為 0. 05 0. 15mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自定心浮動刷式密封瓦，其特征在于，所述的刷絲與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的徑向夾角為0 30°。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自定心浮動刷式密封瓦，其特征在于，所述的刷絲的材質(zhì)為自潤滑耐磨合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自定心浮動刷式密封瓦，其特征在于，所述的密封瓦的鎢金面與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的軸頸的配合間隙為0. 25 0. 50mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自定心浮動刷式密封瓦，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處通過螺栓緊固，所述密封瓦的內(nèi)表面為鎢金面，其特征在于，所述的密封瓦的內(nèi)表面凹陷形成裝設(shè)刷環(huán)用凹槽，所述的裝設(shè)刷環(huán)用凹槽內(nèi)設(shè)置有刷環(huán)，所述的刷環(huán)與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的軸頸零間隙或過盈配合。本發(fā)明為氫冷發(fā)電機的端部密封提供了較為理想的解決方案，較現(xiàn)行普通密封瓦其密封性能將大大提高，能夠有效地減少氫氣的泄漏和減輕氫氣的污染，同時減少密封瓦卡澀、偏磨等故障的發(fā)生，延長其壽命，提高氫冷發(fā)電機組運行的經(jīng)濟性與安全性。
文檔編號F16J15/28GK102352922SQ201110299248
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者石偉偉, 蔣國, 顧新民 申請人:江蘇透平密封高科技有限公司