旋轉電機的密封油供給裝置及密封油供給方法與流程

本發明涉及以氫氣等作為冷卻介質的旋轉電機的密封油供給裝置及密封油供給方法。

背景技術：

在現有的氫冷式渦輪發電機中，利用封入設備內的氫氣來對線圈等發熱部進行冷卻，并且為了防止來自軸貫通部分的氫氣泄漏到大氣中而設置有密封環，對該密封環供給密封油以密封氫氣。

在現有的這種密封油供給裝置中，利用差壓調整閥來控制向密封環供給油的供油壓與設備內氣壓之間的差壓，而非直接控制供油的絕對壓力本身。(參照專利文獻1)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平3-15411號公報

技術實現要素：

發明所要解決的技術問題

因此，在通常的運轉中可確保充分的供油壓，但在試運轉等時以接近氣壓0.00MPa-g的極低壓進行運轉時，供油壓變低，密封環的供油壓與大氣壓的壓力差變小，密封環的設備外側的流量變少。

若流量變少，則轉軸的溫度上升，轉軸發生膨脹，因此轉軸與密封環之間的間隙變小。

現有的密封環中，在轉軸與密封環之間被設計成確保此時具有充分的間隙。

因此，在能確保充分的壓力的通常運轉時，間隙比所需的要大，油量變多，因此具有旋轉電機的密封油供給裝置的各構成元器件比所需的要大的問題。

本發明是為了解決上述那樣的問題而完成的，其目的在于，通過在試運轉等時以接近氣壓0.00MPa-g的極低壓進行運轉的情況下也確保必要的供油壓，從而抑制因轉軸的溫度上升而引起的膨脹，減小通常運轉時的轉軸和密封環的間隙，從而力圖減少旋轉電機的密封油供給裝置的油量及實現小型化。

解決技術問題的技術方案

本發明的旋轉電機的密封油供給裝置從密封油泵經由對密封油的油壓進行調節的差壓調整閥向封入有氫氣的旋轉電機的密封環供給所述密封油，除了從所述密封油泵經由所述差壓調整閥來供給所述密封油的第一路徑以外，還設有從所述密封油泵經由安全泵來供給所述密封油的第二路徑。

本發明的旋轉電機的密封油供給方法從密封油泵經由對密封油的油壓進行調節的差壓調整閥向封入有氫氣的旋轉電機的密封環供給所述密封油，在所述旋轉電機的通常運轉時，通過從所述密封油泵經由所述差壓調整閥的第一路徑來供給所述密封油，并且在所述氫氣的氣壓接近0.00MPa-g的極低壓下運轉所述旋轉電機的情況下，通過從所述密封油泵經由安全閥的第二路徑來供給所述密封油。

發明效果

根據本發明，通過在試運轉等時以接近氣壓0.00MPa-g的極低壓進行運轉的情況下，也確保所需的供油壓，從而能抑制因轉軸的溫度上升而引起的膨脹，能縮小通常運轉時的轉軸與密封環的間隙，從而能力圖降低旋轉電機的密封油供給裝置的油量及實現小型化。

附圖說明

圖1是表示本發明的實施方式1所涉及的旋轉電機的密封油供給裝置的系統圖。

圖2是表示本發明的實施方式1中的密封環的壓力分布的說明圖。

圖3是表示現有裝置中的密封環的壓力分布的說明圖。

圖4是表示本發明的實施方式2所涉及的旋轉電機的密封油供給裝置的系統圖。

具體實施方式

實施方式1.

下面，基于附圖對本發明的實施方式1進行說明。

圖1是表示本發明的實施方式1所涉及的旋轉電機的密封油供給裝置的系統圖，并一同示出旋轉電機。

另外，旋轉電機例如是氫冷式的渦輪發電機。

圖1中，旋轉電機1具備：將封入有氫氣的密閉室1a貫通的轉軸2；以及位于設置于轉軸2的軸向兩端部的軸承室內，利用密封油對旋轉電機1的密閉室1a和轉軸2之間的間隙進行密封的軸封部即密封環3。

從密封環3排出的密封油經由密封油排油管4將密封油輸送至進行真空脫氣的真空槽5。此外，密封環3的上游側與真空槽5通過向密封環3供給密封油的密封油供給管6相互連接。

密封油供給管6安裝有將真空槽5內的密封油供給至密封環3的密封油泵7、以及對供給至密封環3的密封油的油壓進行調節的差壓調整閥8。

差壓調整閥8使被控制為比旋轉電機1內部的氫氣壓要高一定值的密封油通過。

此外，關于密封油供給管6，密封油泵7與差壓調整閥8之間連接有用于使無法通過差壓調整閥8的密封油回到真空槽5的密封油返回管9的一端側，該密封油返回管9的另一端側導入至真空槽5內，與噴射嘴相連接。

真空槽5安裝有用于將密封油的油面維持為一定的油面調整閥11。

此外，真空槽5具有用于排出包含空氣、油分、水分、氫氣等在內的氣體的氣體排出管12，該氣體排出管12與真空泵13相連接，進一步從真空泵13經由排放管14將氣體排放到外部。

這里，本實施方式1中，在密封油泵7的下游側與差壓調整閥8并列地設有例如具有0.1～0.2MPa-g的設定壓力的安全閥15。

由此，除了從密封油泵7經由差壓調整閥8來供給密封油的第一路徑以外，還形成有從密封油泵7經由安全閥15來供給密封油的第二路徑。

此外，在密封油泵7與安全閥15之間連接有用于使無法通過安全閥15的密封油返回到真空槽5的密封油返回管10的一端側。

在差壓調整閥8的下游側和安全閥15的下游側分別設有止回閥16、17。

另外，如圖1中的放大截面所示那樣，從密封油供給管6經由供油孔3a對密封環3供給密封油，在密封環3與轉軸2之間形成油膜，從而防止封入于旋轉電機1的設備內的氫氣泄漏至設備外。

接下來對動作進行說明。

旋轉電機1內的氫氣被圖1所示那樣的在與密封環3相連的密封油供給回路中循環的密封油所密封。

密封油由密封油泵7送出，通過差壓調整閥8調整為比旋轉電機1內的氫氣要高一定值。

經調整后的密封油通過密封油供給管6被輸送到密封環3。密封環3處的密封油與外部氣體相接觸，從而包含空氣、水分、氫氣等，并通過密封油排油管4被回收到真空槽5，利用真空槽5進行真空脫氣。

利用真空槽5進行了脫氣后的脫氣氣體通過氣體排出管12被輸送到真空泵13，并從真空泵13通過排放管14排放至外部。

然后，在旋轉電機1的通常運轉(設備內氣壓在0.2～0.6MPa-g左右)時，通過了從密封油泵7經由差壓調整閥8的第一路徑的密封油由差壓調整閥8將壓力調整為氣壓+差壓(0.05～0.10MPa-g左右)，并通過供油管6供給至密封環3。

另一方面，在試運轉等時以接近氣壓0.00MPa-g的極低壓進行運轉的情況下，通過從密封油泵7經由安全閥15的第二路徑來供給密封油，第二路徑中的安全閥15的設定壓力(0.1～0.2MPa-g)比第一路徑中經差壓調整閥8調整后的壓力(設備內氣壓+差壓)要大，因此安全閥15的設定壓力的油被供給給密封環3。

圖2是表示實施方式1中的密封環3周圍的壓力分布的說明圖，圖2(a)表示氣壓0.30MPa-g時的密封油的壓力梯度(pressure gradient)、圖2(b)表示氣壓0.00MPa-g時的密封油的壓力梯度。

通過采用本發明，如圖2(b)所示，即使在試運轉時等接近氣壓0.00MPa-g的極低壓時，也能確保最低供油壓0.10MPa-g，能確保一定以上的設備外側壓力梯度。

因此，在試運轉等時以接近氣壓0.00MPa-g的極低壓下進行運轉的情況下，也能抑制因轉軸2的溫度上升而引起的膨脹，能縮小通常運轉時的轉軸2與密封環3的間隙。

另一方面，圖3是表示現有裝置中的密封環3周圍的壓力分布的說明圖，圖3(a)表示氣壓0.30MPa-g時的密封油的壓力梯度、圖3(b)表示氣壓0.00MPa-g時的密封油的壓力梯度。

在不采用本發明的情況下，在試運轉等時接近氣壓0.00MPa-g的極低壓時，如圖3(b)所示，設備內側壓力梯度與氣壓0.30MPa-g相同，但設備外側壓力梯度與氣壓0.30MPa-g的情況相比變小。

因此，為了確保此時的密封油量，需要增大轉軸2與密封環3之間的間隙。

另外，圖2、圖3中，轉軸2與密封環3之間的由虛線包圍的部分表示由密封油形成油膜的區域。

如上所述，根據實施方式1的旋轉電機的密封油供給裝置，在從密封油泵7經由對密封油的油壓進行調節的差壓調整閥8向封入有氫氣的旋轉電機1的密封環3供給密封油的旋轉電機的密封油供給裝置中，除了從密封油泵7經由差壓調整閥8來供給密封油的第一路徑以外，還設有從密封油泵7經由安全閥15來供給密封油的第二路徑，因此，通過在試運轉等時以接近氣壓0.00MPa-g的極低壓進行運轉的情況下，仍確保所需的供油壓，從而能抑制因轉軸2的溫度上升而引起的膨脹，能縮小通常運轉時的轉軸2與密封環3的間隙，能力圖降低油量及實現小型化。

實施方式2.

上述實施方式1中，采用差壓調整閥8和安全閥15的返回油分別經過不同的密封油返回管9、10返回至真空槽5的結構，但也可以如圖4所示那樣，采用差壓調整閥8的返回油與安全閥15的返回油通過相同的密封油返回管15返回至真空槽5的結構。

根據上述結構，具有一根密封油返回管即可，具有結構變得簡單的優點。

此外，本發明可以在該發明的范圍內對各實施方式進行自由組合，或對各實施方式進行適當的變形、省略。

標號說明

1旋轉電機、1a密閉室、2轉軸、3密封環、

4密封油排油管、5真空槽、6密封油供給管、

7密封油泵、8差壓調整閥、9密封油返回管、

10密封油返回管、11油面調整閥、12氣體排出管、

13真空閥、14排放管、15安全閥、

16止回閥、17止回閥、18密封油返回管。