專利名稱：發電機的自動排油系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于諸如發電機的、具有內部壓縮氣體的大型渦輪發電機中的自動排油系統;更具體地涉及一種利用(1)加壓油以防止加壓氣體逸出到外界以及(2)加壓水以冷卻電機定子繞組的自動排油系統。
通常在大型發電機中是用加壓氫氣來冷卻其定子鐵心和轉子繞組的，這是因為與空氣相比，氫氣的冷卻能力要好一些。為了防止氣體經由各軸承逸出到外界，在與軸承鄰接的轉軸上都采用了饋油的氫氣密封裝置。為了防止可燃性的爆炸性的氫氣逸出，要慎密地使該密封裝置內的油壓高于發電機中的氣體壓力。因為這種壓差可能會使油、經由密封裝置漏入發電機，所以需要安裝導油器以使漏油導入外部的排油槽。在正常情況下，導油器可完全防止任何油漏入發電機內部，但是總不會是100%有效，也已發生過一些漏油情況。如果聽任漏入發電機內部的油累積起來，則會導致發電機被迫停轉和停電事故。
漏入發電機的油經常會聚集在發電機的下部。通常在發電機的下部機框延伸部分(它可罩住高壓套管)中裝有排油管路，以便收集漏入發電機的油和一些可能的漏水(如果該發電機是水冷的話)。在該管路內裝有一個當排油管路內積滿油液時就提供報警信號的油液檢測器。因此操作人員或電廠維護人員可用人工方式將該管路中存有的漏油和水(如果存在的話)排出。
由于各種各樣的非渦輪發電機制造廠所能控制的原因，操作人員和電廠維護人員有時不能對這種報警信號做出反應，因而不能清理排油管路，以致造成發電機被迫停電、停轉和可能損壞等事故。
本發明的一個目的是要提供一種用于發電機中的改進型排油系統以防止在發電機內積滿油液。
本發明的另一個目的是要提供一種用于發電機中的改進型自動排油系統以排放積存在發電機內的油液。
本發明為了達到上述和其它各目的，把發電機下部機框的排油管路連接到某一可調差壓溢流閥的入口，把其另一入口接通到該發電機內的加壓氫氣，并把該閥的出口連接到排油槽或該電廠的儲油罐。調節該閥使其在排油管路入口處的壓力超過基準氫氣壓力達某一預定量時才動作或打開，而在壓力低于某一預定量時才關閉。
在后附的權利要求書中陳述了被認為是本發明的特征的各項新穎特點。結合附圖參閱以下描述就可最清楚地了解關于本發明的結構和操作方法以及本發明的其它目的和優點。
圖1是采用了本發明的一個發電機排油系統的簡圖;
圖2是說明本發明的操作所用的一種典型差壓閥結構示意說明圖。
參考圖1，圖中示出了一部發電機1，它包括一個機框或機殼2，在該機殼2內具有一個轉子3，轉子3是由該機框兩側的軸承支承在機框2內并且是可轉動地安裝著的，圖中以標號4示出其中一個軸承。發電機1是屬于傳統設計型式，可以是美國通用電氣公司所制造的許多型式。各軸承4支承于機框2兩端，軸承4又支承轉子3的轉軸5以使該轉子可被如聯結到轉軸5的渦輪(未示出)動力源所轉動。各軸承4均以本專業中眾所周知的各種方式供應潤滑油(未示出)。轉軸密封裝置6在內側上(更接近該發電機內部的)包圍著轉軸5，并與軸承4鄰接。機框2的底部具有一個由懸臂8和底9組成的下部機框延伸部分7，懸臂8和底9組成一個在軸承4和轉軸密封裝置6下面、平行于轉子3延伸的大致是矩形的箱體。機框2的內部供有冷卻用加壓氫氣，該氫氣來自氫氣源15，后者通過穿過機殼2的孔眼17的氫氣管進行供氣。油19經過真空處理去除氣泡后，被油泵12用壓力從容有油19的油箱10、經過管路11和管路13送到密封裝置6。泵12所提供的壓力要由氫氣源15所提供的氫氣壓力高，以防止氫氣經各軸承4而漏到機殼2的外部。
轉軸密封裝置6包括兩個浮動分割環，泵12饋給的加壓油19送到這兩個分割環之間，從而形成一種從各密封裝置、沿著轉軸5的兩個方向上面流動的油流。為了防止油19向內流入發電機的內部，在各密封裝置6的內側裝有導油器26。導油器26一般都能很有效地阻止油流入該發電機1的內部。但是也有油19漏過各導油器26的情況。可以使這些漏油通過重力而排到下部機框延伸部分7。圖中以標號42示出了六個高壓套管中的兩個，它們穿過機框2、把該發電機的輸出接通到供電線路或負載線(未示出)。這種高壓套管42擁有內部氣冷的通道(未示出)，這些通道會因漏油的累積而阻塞，以致釀成發電機1的過熱、可能的電弧放電以及被迫停電或停轉等事故。為了克服這個缺點，就在下部機框延伸部分7中裝有一種排油裝置。孔18將下部機框延伸部分7、經過排油管路20和濾油器41(濾除渣粒)接通到差壓閥23的第一入口22。下部機框延伸部分7的底9可有若干條肋，以便構成使漏油導入排油管路20的通路。另外，也可以使下部機框延伸部分7稍微向排油管路20傾斜。通過管路13，把差壓閥23的第二入口24與下部機框延伸部分7的上部(即機框2內的“干區”)接通，從而使機框2內的氫氣壓加到差壓閥23的第二入口24。再通過管路28使差壓閥23的出口27接通到排油槽10。
差壓閥23可被調節，當被分別加到其第一和第二入口22和24的排油管路20和發電機1內部的氫氣之間的壓力差達到予定壓差時，反抗差壓閥內偏置簧張力，使該閥把排油管路20、經由閥23接通到管路28，以便排出排油管路20的油。舉例來說，可把差壓閥23調節得只要在第一入口22處油加氣的壓強超出第二入口24處的氣壓強達3PSIG(磅/in2)時就動作。這將發生在排油管路20中的油積得較多時、對發電機常用的型號的油19來說，高度達84吋的情況下。
參考圖2就可清楚地了解油差壓閥23的工作原理，圖2是這種閥的簡化示意圖。參考圖2，差壓閥23包括一個外殼30，后者擁有一個可把排油管路20連通到閥塞或閥門31的頂部的第一入口22，閥門31可滑動地裝配在外殼30內的圓筒形腔32內。第二入口24通過連接于閥塞31下部的圓筒形腔32的中央部分的氫氣管路13連通到電力發電機2內的氫氣壓力。差壓閥23的出口27連通到排油管路28。在正常時，盤簧37使閥塞31偏靠圓筒形腔32的頂面38。通過調節螺絲39就可調節盤簧37，因為前者可頂著盤簧37而旋進調整板40。
這樣就把泄油19加上發電機1的機框2內的氫氣的壓力一起加到閥塞31的頂端，以便迫使閥塞31向下頂著盤簧37的偏置壓力。然而，閥塞31底下也通過第二入口24而加有發電機1的機框2內的氫氣壓力，圖迫使該閥塞向上頂著上述向下加到閥塞31頂端的壓力。因此，當泄油的向下壓力一超過由可調彈簧組件37、39和40所確定的預置壓力時，就使閥塞31的圓柱部分34向下移動以打開出口27，使第一入口22與出口27相通，從而使泄油從排油管路20、經過閥塞31上面的腔室32、再經過出口27和管路28而流出。當從排油管路20已排出足夠的油時，對抗盤簧37的油壓就減小以使閥塞31向上移動;當泄油排到足以使閥塞31關住出口27，從而使排油管路20和管路28阻斷時，就使差壓閥23回復到準備再被自動驅動的狀態。此時在排油管路20中收集有某一預定量的油。
應當知道，差壓閥23所將籍以起動的差壓就是在某一氫氣氣壓基準范圍內的預置基準，該預置基準就是排油管路20中的油量。當大型同步發電機的電負載降低時，操作人員可降低冷卻氫氣的壓力，這樣做可以降低在該負載情況下發電機的通風損耗。但是，由于本發明的工作原理是基于這樣一種設計，使差壓閥的一個輸入是氫壓，而另一個輸入是氫壓加上排油管路20中的油柱壓，差壓閥23的驅動力實質上是與氫壓無關的。也就是說，差壓閥23的驅動力可用下式表出差壓＝(氫壓+泄油油柱壓力)-氫壓＝泄油油柱壓力。
因此，根據排油管路中的某一泄油定量或排油管路壓力設定差壓閥23的驅動力在很寬的氫氣壓力范圍內都是有效的，而無需再調節差壓控制器。
舉例來說，只要差壓閥23的第一入口22處的入口壓力比排油管路20中油19的油柱壓力低2PSIG或即油柱低于54英寸時，差壓閥內的盤簧偏置彈力就會使該閥自動關閉。
排油管路20可包含一段透明的或玻璃管部分，以便觀察確定管路20中的油平面，從而調節差壓閥23使之在該油平面處起動。
此外，雖然本發明已聯系來自渦輪機的泄油進行了描述，但是本發明同樣也適用于含有水冷設施的渦輪機中所排出的油水混合液的情況。
此種自動排油系統可多方面地適用于其它用途，例如，它可用于為增加天然氣氣壓所用的離心壓縮機的密封油裝置中。因此，盡管本發明已就某一最佳實施例進行了描述;但應當知道，在不脫離本發明的精神和范圍下，可以在結構細節、各部件的設計和組合以及所用材料的類型等方面做出許多變化的。
權利要求
1.一種同諸如發電機的旋轉機器相結合的供油裝置，該發電機具有一個外殼，該外殼內容有加壓氣體和可轉動地支承其轉軸的軸承；這種供油裝置的特征在于它包括--配置在鄰接于所述軸承的轉軸上的軸密封裝置，它的用途是使所述氣體保持在所述機器內；--以某一超過所述氣體的壓力向所述密封裝置供油的裝置，用以保持住所述機殼內的所述氣體；--配置在所述機器內的所述轉軸密封裝置下面的排油槽，用以排出任何漏入所述機器內部的油；--其第一入口連通到所述排油槽的差壓閥；--所述差壓閥的第二入口連通到所述機器內的氣壓以及；--當差壓閥起動時就和所述第一入口連通的所述差壓閥的出口；從而一當所述第一入口處的壓力超出所述第二入口處的壓力的壓力差達到某一值足以起動所述差壓閥時，就使來自所述排油槽的油液經由所述差壓閥的所述出口而放出。
2.如權利要求1的裝置，其特征在于各導油器配置成與所述密封裝置相鄰接，以阻斷油進入所述機器的內部。
3.如權利要求2的裝置，其特征在于所述加壓氣體是為冷卻用途而準備的氫氣。
4.如權利要求3的裝置，其特征在于所述差壓閥的所述第二入口與所述機殼貫通，以便使該入口受到所述旋轉機器內的氫氣壓力。
5.如權利要求4的裝置，其特征在于為了冷卻的目的而在所述機器內備有一種液體。
6.如權利要求1的裝置，其特征在于所述排油槽配置于所述機殼下部機框延伸部分的底部。
7.如權利要求6的裝置，其特征在于所述下部機殼延伸部分的底部包括用以把所述油液導入所述排油槽的裝置。
8.如權利要求6的裝置，其特征在于驅動所述差壓閥的所述差壓是可調節的。
9.如權利要求8的裝置，其特征在于驅動所述差壓閥的所述差壓是近于3PSIG。
10.如權利要求9的裝置，其特征在于一旦所述差壓閥被驅動以使所述排油槽連通所述出口后，當所述差壓降到某一預定值以下時，就復原以使所述排油槽同所述出口的連通阻斷。
11.如權利要求10的裝置，其特征在于所述差壓預定值是在2PSIG以下。
12.如權利要求11的裝置，其特征在于接通到所述第一入口的排油(液)槽的高度超過54英寸。
13.如權利要求4的裝置，其特征在于加在所述第一入口上的所述排油(液)槽中的油壓可獨立地驅動所述差壓閥、而同所述機器中的氣體壓力基本無關。
14.如權利要求8的裝置，其特征在于所述排油(液)槽中的所述油(液)壓可獨立地驅動所述差壓閥，而和所述機器中的氣體壓力變化基本無關。
15.如權利要求14的裝置，其特征在于所述導油器被配置于所述轉軸密封裝置內側。
全文摘要
一種排油系統，用于容有某種冷卻用加壓氣體、且在鄰接各轉子軸承處有轉軸密封裝置以防止該加壓氣體經軸承逸出的那種類型的發電機。以某一高于該加壓氣體的壓力供油，并提供從發電機底部自動排出漏油的裝置。該自動排油裝置包括一個差壓閥，其第一入口連通到該發電機底部的排油裝置，其第二入口連通到該發電機內的加壓氣體，其出口在該第一入口的差壓一旦超過所述第二入口的壓力達到某一預置值時就打通該排油系統的排油通路。
文檔編號H02K5/124GK1043983SQ8910825
公開日1990年7月18日 申請日期1989年10月30日 優先權日1988年12月30日
發明者小弗雷德里克·約翰·林克 申請人:通用電氣公司