CN109990987A - 一种发电机密封瓦试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核电站发电机技术领域，具体涉及一种发电机密封瓦试验装置及试验方法；提供一种使被试验的密封瓦达到模拟汽轮发电机组的正常运行状态，进而研究评估密封瓦与轴的间隙、密封油压力、流量和温度对密封瓦运行状态的影响一种发电机密封瓦试验装置及试验方法；包括试验主机(1)、温度传感器(2)、转速传感器(3)、振动传感器(4)、流量传感器(5)、密封油箱(6)、电加热器(7)、油气分离器(8)、变频油泵(9)、阀门(10)、压力传感器(11)、水冷器(12)、机械过滤器(13)、磁过滤器(14)、缓冲油箱(15)、空气压缩机(16)、储气罐(17)、空气减压阀(18)、空气滤清器(19)及空气干燥器(20)。
Description
技术领域
本发明属于核电站发电机技术领域，具体涉及一种发电机密封瓦试验装 置及试验方法。
背景技术
为了防止氢冷发电机内部的氢气沿着发电机两端机壳与转子之间的缝隙 泄露，在发电机两端均安装了密封瓦装置，靠流动的高压密封油来密封发电 机内的氢气外泄。
此种密封瓦维修复杂，安装工艺要求高，且该种型式的密封瓦在机组冲 转或运行过程中很容易发生变形的问题，田湾核电站曾多次出现在机组运行 过程中因密封瓦变形导致密封瓦温度高的缺陷，严重威胁机组的安全稳定运 行。
密封瓦发生变形的原因比较复杂，可能为加工应力未释放而在运行过程 中逐渐释放而导致变形，也可能是密封瓦加工制造过程中毛坯自然时效不够 或热处理过程存在欠缺而导致变形，无论何种原因，都需要在密封瓦运行一 段时间后才会发生变形，因此在检修过程中，无法确定密封瓦在运行过程中 的状态。
而且，俄方提供的密封瓦安装标准中，都是在俄罗斯当地的环境气候条 件下制定的，由于中国与俄罗斯的气候、温度相差较大，按照俄方提供的标 准对密封瓦进行安装时，密封油***经常会出现一些相互矛盾的问题，如增 大密封瓦内径与对应轴颈差值，可以降低瓦温，但可能会导致密封油供油母 管压力下降，甚至低于运行限制，相反，则可能导致瓦温升高。
因此，目前对于此类密封瓦的安装，主要是依靠有经验的维修人员对密 封瓦进行维修安装，即使这样，也依然会出现由于安装工艺或密封瓦变形的 问题，导致密封瓦瓦温高、漏氢等缺陷的现象。
发明内容
本发明的目的是，针对现有技术不足，提供一种使被试验的密封瓦达到 模拟汽轮发电机组的正常运行状态，进而研究评估密封瓦与轴的间隙、密封 油压力、流量和温度对密封瓦运行状态的影响一种发电机密封瓦试验装置及 试验方法。
本发明的技术方案是：
一种发电机密封瓦试验装置，包括试验主机1、温度传感器2、转速传感 器3、振动传感器4、流量传感器5、密封油箱6、电加热器7、油气分离器8、 变频油泵9、阀门10、压力传感器11、水冷器12、机械过滤器13、磁过滤 器14、缓冲油箱15、空气压缩机16、储气罐17、空气减压阀18、空气滤清 器19及空气干燥器20；其中试验主机1上开有十个测量孔用于安装温度传 感器2、转速传感器3、振动传感器4，试验主机1通过螺栓和密封油箱6进 行连接；密封油箱6为金字塔形油箱，容积为10m3，油箱底部为正方形，4 周通过螺栓固定在地面基础上，油箱上部与试验主机1连接，电加热器7置 于密封油箱6内部，电加热器7为高强度棒形电加热元件，数量优选八至十 二组；油气分离器8通过法兰连接在试验主机1与密封油箱6之间；变频油 泵9入口通过法兰与密封油箱6底部油路出口连接，变频油泵9出口通过法 兰与与阀门10连接，阀门10另一端通过法兰与水冷器12的油管路入口进行 连接，压力传感器11、温度传感器2通过螺纹连接在阀门10与水冷器12中 间的管线上；水冷器12油管路出口通过法兰与机械过滤器13连接，阀门10 通过法兰分别安装在水冷器12水管路的进出口，用于控制冷却水的排放，进 而控制密封油的温度；温度传感器2固定在水冷器12与机械过滤器13连接 的管线上；机械过滤器13进出口通过法兰与阀门10连接，两个机械过滤器 13和阀门10并联后通过法兰与水冷器12和磁过滤器14连接；磁过滤器14 入口通过管路与阀门10连接后接入密封油箱6中，压力传感器11通过螺纹 连接分别安装在机械过滤器12前面和磁过滤器13后面的管线上；缓冲油箱 15底部开有油路的进口和出口，顶部开有气孔，缓冲油箱15油路进口通过 法兰与磁过滤器14的出口连接，出口通过法兰与试验主机1连接，顶部的气 孔通过法兰与储气罐17连接；温度传感器2、流量传感器5、压力传感器11 安装于缓冲油箱15油管路出口与试验主机1中间的管线上；空气压缩机16 出口与阀门10入口通过法兰连接，阀门10出口依次与空气减压阀18、空气 滤清器19、空气干燥器20、储气罐17入口连接，储气罐17出口通过管线法 兰与试验主机1连接；储气罐17为圆柱形筒体，容积0.3m3，两侧分别开有 压缩空气的入口和出口，储气罐17用于稳定气压，保证进入到试验主机1内 的压缩空气压力恒定；温度传感器2、压力传感器11通过螺纹连接在试验主 机1与储气罐17之间的管线上，用于检测进入到试验主机1内的压缩空气的 压力和温度。
一种发电机密封瓦试验方法，其实现基于所述的一种发电机密封瓦试验 装置，包括以下步骤：
首先打开密封油箱6中的电加热器7，将油温加热至35℃，再启动变频 油泵9，调节油压至0.58Mpa，观察变频油泵9出口处的压力传感器监测到的 实际压力，与目标压力进行对比；
当压力稳定后，启动空气压缩机16，通过空气减压阀18调节压缩空气 压力至0.5Mpa，观察储气罐17出口处的压力稳定在目标压力后，启动试验 主机，通过变频器使试验主机1软启动到3000r/min，转速偏差不能大于± 3rpm，如试验过程中交流油泵6出口温度高于50℃，关闭电加热器7，打开 水冷器12；
最后在运行过程中，持续监测各个参数，如有任何参数超过规定限制， 必须立刻停运试验主机1、待电机完全停稳后，压缩空气***断电，停运空 冷器，停运变频油泵9，查明故障原因后，方可再次进行试验。
本发明的有益效果是：
该发明通过试验主机不仅可以模拟汽轮发电机组3000r/min的正常运行 状态，通过安装的高精度传感器，准确记录密封瓦运行的各个参数，可以评 估不同的密封瓦与轴的间隙、密封油压力、流量和温度等参数对密封瓦运行 状态的影响，并且同时可以检验密封瓦在运行过程中是否会发生变形，可以 有效降低密封瓦正式回装后出现故障的概率。
附图说明
图1为密封瓦试验装置流程图
图中：1.试验主机；2.温度传感器；3.转速传感器；4.振动传感器；5.流量 传感器；6.密封油箱；7.电加热器；8.油气分离器；9.变频油泵；10.阀门；11. 压力传感器；12.水冷器；13.机械过滤器；14.磁过滤器；15.缓冲油箱；16.空 气压缩机；17.储气罐；18.空气减压阀；19.空气滤清器；20.空气干燥器。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明进行进一步的介绍：
一种发电机密封瓦试验装置，包括试验主机1、温度传感器2、转速传感 器3、振动传感器4、流量传感器5、密封油箱6、电加热器7、油气分离器8、 变频油泵9、阀门10、压力传感器11、水冷器12、机械过滤器13、磁过滤 器14、缓冲油箱15、空气压缩机16、储气罐17、空气减压阀18、空气滤清 器19及空气干燥器20；其中试验主机1上开有十个测量孔用于安装温度传 感器2、转速传感器3、振动传感器4，试验主机1通过螺栓和密封油箱6进 行连接；密封油箱6为金字塔形油箱，容积为10m3，油箱底部为正方形，4 周通过螺栓固定在地面基础上，油箱上部与试验主机1连接，电加热器7置 于密封油箱6内部，电加热器7为高强度棒形电加热元件，数量优选八至十 二组；油气分离器8通过法兰连接在试验主机1与密封油箱6之间；变频油 泵9入口通过法兰与密封油箱6底部油路出口连接，变频油泵9出口通过法 兰与与阀门10连接，阀门10另一端通过法兰与水冷器12的油管路入口进行 连接，压力传感器11、温度传感器2通过螺纹连接在阀门10与水冷器12中 间的管线上；水冷器12油管路出口通过法兰与机械过滤器13连接，阀门10 通过法兰分别安装在水冷器12水管路的进出口，用于控制冷却水的排放，进 而控制密封油的温度；温度传感器2固定在水冷器12与机械过滤器13连接 的管线上；机械过滤器13进出口通过法兰与阀门10连接，两个机械过滤器 13和阀门10并联后通过法兰与水冷器12和磁过滤器14连接；磁过滤器14 入口通过管路与阀门10连接后接入密封油箱6中，压力传感器11通过螺纹 连接分别安装在机械过滤器12前面和磁过滤器13后面的管线上；缓冲油箱 15底部开有油路的进口和出口，顶部开有气孔，缓冲油箱15油路进口通过 法兰与磁过滤器14的出口连接，出口通过法兰与试验主机1连接，顶部的气 孔通过法兰与储气罐17连接；温度传感器2、流量传感器5、压力传感器11 安装于缓冲油箱15油管路出口与试验主机1中间的管线上；空气压缩机16 出口与阀门10入口通过法兰连接，阀门10出口依次与空气减压阀18、空气 滤清器19、空气干燥器20、储气罐17入口连接，储气罐17出口通过管线法 兰与试验主机1连接；储气罐17为圆柱形筒体，容积0.3m3，两侧分别开有 压缩空气的入口和出口，储气罐17用于稳定气压，保证进入到试验主机1内 的压缩空气压力恒定；温度传感器2、压力传感器11通过螺纹连接在试验主 机1与储气罐17之间的管线上，用于检测进入到试验主机1内的压缩空气的 压力和温度。
一种发电机密封瓦试验方法，其实现基于所述的一种发电机密封瓦试验 装置，包括以下步骤：
首先打开密封油箱6中的电加热器7，将油温加热至35℃，再启动变频 油泵9，调节油压至0.58Mpa，观察变频油泵9出口处的压力传感器监测到的 实际压力，与目标压力进行对比；
当压力稳定后，启动空气压缩机16，通过空气减压阀18调节压缩空气 压力至0.5Mpa，观察储气罐17出口处的压力稳定在目标压力后，启动试验 主机，通过变频器使试验主机1软启动到3000r/min，转速偏差不能大于± 3rpm，如试验过程中交流油泵6出口温度高于50℃，关闭电加热器7，打开 水冷器12；
最后在运行过程中，持续监测各个参数，如有任何参数超过规定限制， 必须立刻停运试验主机1、待电机完全停稳后，压缩空气***断电，停运空 冷器，停运变频油泵9，查明故障原因后，方可再次进行试验。
该发明由试验主机、主油箱、油泵、油冷器、过滤器、缓冲油箱、空压 机、储气机构几大部件组成。
其中试验主机通过螺栓固定在主油箱上方，油泵位于主油箱右侧，油泵 的入口通过法兰与油箱连接，油泵出口通过法兰与油冷器进行连接，油冷器 出口与过滤器入口连接，过滤器出口通过法兰与缓冲油箱入口连接，缓冲油 箱出口通过法兰与试验主机连接。空压机出口通过法兰与储气机构入口连接， 储气机构出口通过法兰与试验主机连接。
所述的试验主机，主要包括交流电机、主轴、轮盘、密封瓦座、温度传 感器、转速传感器、振动传感器等。交流电机通过半绕性联轴套带动主轴和 轮盘至3000转，用于模拟汽轮发电机组的正常运行状态，温度传感器、转速 传感器、振动传感器、流量传感器通过螺螺纹连接在密封瓦座上，用于监测 试验主机运行过程中的振动、转速、被试验的密封瓦温度等参数。
所述的主油箱主要包括密封油箱、电加热器、油气分离器。密封油箱通 过螺栓固定在地面基础上，电加热器置于密封油箱内部，用于在启机前对密 封油进行加热，油气分离器通过管道法兰连接在密封瓦座与密封油箱之间， 用于分离密封瓦气侧漏流的密封油和空气。
所述的油泵为变频油泵，为该密封瓦试验装置密封油路提供动力，保证 进入到试验主机内的油压符合试验要求。
所述的冷油器为水冷器。水冷器油管路入口与油泵连接，出口通过法兰 与机械过滤器连接，用于对试验过程中对密封油温进行冷却，保证密封油温 度在试验要求范围内。水冷器有独立的冷却水回路用于冷却密封油。
所述的过滤器主要有机械过滤器、磁过滤器，机械过滤器进出口通过法 兰与阀门连接，两个机械过滤器并联后的入口通过法兰与水冷器出口连接， 机械过滤器出口与磁过滤器入口再进行串联，磁过滤器出口与缓冲油箱连接。 过滤器主要用于对进入到被试验密封瓦的密封油进行过滤，保证油质符合试 验要求。
所述的缓冲油箱为圆柱形筒体，安装位置要高于试验主机，用于防止突 然断电或其他情况，在停车过程中损坏密封瓦或其他附属装置。
所述的空压机为空气压缩机，用于用于提供密封瓦试验所需的压缩空气。
所述的储气机构包括储气罐、空气减压阀、空气滤清器、空气干燥器。 储气罐入口与空压机出口连接管线之间，依次安装有空气减压阀、空气滤清 器、空气干燥器，保证具有额定压力的清洁空气进入储气罐内，储气罐出口 与试验主机连接，为密封瓦试验提供额定压力的压缩空气。
如图1、所示，密封油箱6为金字塔形油箱，容积为10m3，油箱底部为 正方形，4周通过螺栓固定在地面基础上，油箱上部与试验主机1连接，电 加热器7置于密封油箱6内部，电加热器7为高强度棒形电加热元件，数量 优选8-12组。油气分离器8通过法兰连接在试验主机1与密封油箱6之间。
如图1所示，变频油泵9入口通过法兰与密封油箱6底部油路出口连接， 变频油泵9出口通过法兰与与阀门10连接，阀门10另一端通过法兰与水冷 器12的油管路入口进行连接，压力传感器11、温度传感器2通过螺纹连接 在阀门10与水冷器12中间的管线上。水冷器12油管路出口通过法兰与机械 过滤器13连接，阀门10通过法兰分别安装在水冷器12水管路的进出口，用 于控制冷却水的排放，进而控制密封油的温度。温度传感器2固定在水冷器12与机械过滤器13连接的管线上。
如图1所示，机械过滤器13进出口通过法兰与阀门10连接，两个机械 过滤器13和阀门10并联后通过法兰与水冷器12和磁过滤器14连接。磁过 滤器14入口通过管路与阀门10连接后接入密封油箱6中，压力传感器11通 过螺纹连接分别安装在机械过滤器12前面和磁过滤器13后面的管线上。
如图1所示，缓冲油箱15为圆柱形筒体，容积1m3，安装位置要高于试 验主机，用于防止突然断电或其他情况，在停车过程中损坏密封瓦或其他附 属装置。缓冲油箱15底部开有油路的进口和出口，顶部开有气孔，缓冲油箱 15油路进口通过法兰与磁过滤器14的出口连接，出口通过法兰与试验主机1 连接，顶部的气孔通过法兰与储气罐17连接。温度传感器2、流量传感器5、 压力传感器11安装于缓冲油箱15油管路出口与试验主机1中间的管线上。
如图1所示，空气压缩机16出口与阀门10入口通过法兰连接，阀门10 出口依次与空气减压阀18、空气滤清器19、空气干燥器20、储气罐17入口 连接，储气罐17出口通过管线法兰与试验主机1连接。储气罐17为圆柱形 筒体，容积0.3m3，两侧分别开有压缩空气的入口和出口，储气罐17用于稳 定气压，保证进入到试验主机1内的压缩空气压力恒定。温度传感器2、压 力传感器11通过螺纹连接在试验主机1与储气罐17之间的管线上，用于检 测进入到试验主机1内的压缩空气的压力和温度。
下面结合图1说明本发明所提供的密封瓦试验装置的工作原理：为了模 拟被试验密封瓦的真实运行状态，本试验装置模拟汽轮发电机组运行的试验 主机、密封油***以及压缩空气***。
试验主机1提供动力，使被试验的密封瓦达到真实的运行状态。试验主 机1周向开的10个测量孔安装有温度传感器2、转速传感器3、振动传感器4，用于不间断的测量试验期间密封瓦温度、主轴转速和振动情况。
密封油***由密封油箱6、变频油泵9、水冷器12、机械过滤器13、磁 过滤器14、缓冲油箱15、油气分离器8共同组成。变频油泵9出口压力通过 变频器控制调节至额定压力，例如0.58Mpa，以恒定压力将密封油从密封油 箱6输送到水冷器12中，水冷器12属于表面式换热器，通过冷却水对密封 油进行冷却，冷却后的密封油进入到机械过滤器13和磁过滤器14，分别过 滤机械杂质和磁性物质，之后密封油进入到缓冲油箱15中，通过缓冲油箱 15再进入到试验主机试验主机1中。压力传感器11、温度传感器2、流量传 感器5用于不间断的试验期间进油压力、进油温度、回油温度、进油流量、 回油流量。
压缩空气***用于模拟发电机堂内氢气的运行状态，空气压缩机16出口 依次与空气减压阀18、空气滤清器19、空气干燥器20、储气罐17入口连接， 通过空气减压阀18保证进入到储气罐17内的压缩空气温度在额定压力，例 如0.5Mpa，空气滤清器19和空气干燥器20用于保证压缩空气的清洁干燥， 储气罐17出口连接到试验主机1上，用于提供密封瓦试验所需的压缩空气， 温度传感器2、压力传感器11用于持续监测进入到试验主机1内的压缩空气 的压力和温度。另有一支路连接到缓冲油箱15顶部的气孔，用于保证在突然 断电或其他情况下，缓冲油箱能够在停车过程中提供短时间的密封油，避免 损坏密封瓦或其他附属装置。
本发明的操作及试验方法：
首先打开密封油箱6中的电加热器7，将油温加热至35℃，再启动变频 油泵9，调节油压至0.58Mpa，观察变频油泵9出口处的压力传感器监测到的 实际压力，与目标压力进行对比，压力稳定后，启动空气压缩机16，通过空 气减压阀18调节压缩空气压力至0.5Mpa，观察储气罐17出口处的压力稳定 在目标压力后，启动试验主机，通过变频器使试验主机1软启动到3000r/min， 转速偏差不能大于±3rpm，如试验过程中交流油泵6出口温度高于50℃，关 闭电加热器7，打开水冷器12。在运行过程中，持续监测各个参数，如有任 何参数超过规定限制，必须立刻停运试验主机1、待电机完全停稳后，压缩 空气***断电，停运空冷器，停运变频油泵9，查明故障原因后，方可再次 进行试验。
上面结合附图对本发明进行了详细的说明，但本发明并不限于上述实例， 在本领域的普通技术人员所具备的知识范围里，通过改变设置相关参数，更 换主轴2、轮盘3，在不脱离本发明宗旨的前提下，可以实现对不同类型的密 封瓦进行试验的目的。本发明说明书中未作详细描述的内容均可采用现有技 术，例如温度传感器2、转速传感器3、振动传感器4、流量传感器5、阀门 10、压力传感器11、水冷器12、空气减压阀18、空气滤清器19、空气干燥 器20均可采用现有技术的产品。
Claims (2)
1.一种发电机密封瓦试验装置，其特征在于：包括试验主机(1)、温度传感器(2)、转速传感器(3)、振动传感器(4)、流量传感器(5)、密封油箱(6)、电加热器(7)、油气分离器(8)、变频油泵(9)、阀门(10)、压力传感器(11)、水冷器(12)、机械过滤器(13)、磁过滤器(14)、缓冲油箱(15)、空气压缩机(16)、储气罐(17)、空气减压阀(18)、空气滤清器(19)及空气干燥器(20)；其中试验主机(1)上开有十个测量孔用于安装温度传感器(2)、转速传感器(3)、振动传感器(4)，试验主机(1)通过螺栓和密封油箱(6)进行连接；密封油箱(6)为金字塔形油箱，容积为10m3，油箱底部为正方形，(4)周通过螺栓固定在地面基础上，油箱上部与试验主机(1)连接，电加热器(7)置于密封油箱(6)内部，电加热器(7)为高强度棒形电加热元件，数量优选八至十二组；油气分离器(8)通过法兰连接在试验主机(1)与密封油箱(6)之间；变频油泵(9)入口通过法兰与密封油箱(6)底部油路出口连接，变频油泵(9)出口通过法兰与与阀门(10)连接，阀门(10)另一端通过法兰与水冷器(12)的油管路入口进行连接，压力传感器(11)、温度传感器(2)通过螺纹连接在阀门(10)与水冷器(12)中间的管线上；水冷器(12)油管路出口通过法兰与机械过滤器(13)连接，阀门(10)通过法兰分别安装在水冷器(12)水管路的进出口，用于控制冷却水的排放，进而控制密封油的温度；温度传感器(2)固定在水冷器(12)与机械过滤器(13)连接的管线上；机械过滤器(13)进出口通过法兰与阀门(10)连接，两个机械过滤器(13)和阀门(10)并联后通过法兰与水冷器(12)和磁过滤器(14)连接；磁过滤器(14)入口通过管路与阀门(10)连接后接入密封油箱(6)中，压力传感器(11)通过螺纹连接分别安装在机械过滤器(12)前面和磁过滤器(13)后面的管线上；缓冲油箱(15)底部开有油路的进口和出口，顶部开有气孔，缓冲油箱(15)油路进口通过法兰与磁过滤器(14)的出口连接，出口通过法兰与试验主机(1)连接，顶部的气孔通过法兰与储气罐(17)连接；温度传感器(2)、流量传感器(5)、压力传感器(11)安装于缓冲油箱(15)油管路出口与试验主机(1)中间的管线上；空气压缩机(16)出口与阀门(10)入口通过法兰连接，阀门(10)出口依次与空气减压阀(18)、空气滤清器(19)、空气干燥器(20)、储气罐(17)入口连接，储气罐(17)出口通过管线法兰与试验主机(1)连接；储气罐(17)为圆柱形筒体，容积0.3m3，两侧分别开有压缩空气的入口和出口，储气罐(17)用于稳定气压，保证进入到试验主机(1)内的压缩空气压力恒定；温度传感器(2)、压力传感器(11)通过螺纹连接在试验主机(1)与储气罐(17)之间的管线上，用于检测进入到试验主机(1)内的压缩空气的压力和温度。
2.一种发电机密封瓦试验方法，其实现基于权利要求1所述的一种发电机密封瓦试验装置，其特征在于：包括以下步骤：
首先打开密封油箱(6)中的电加热器(7)，将油温加热至35℃，再启动变频油泵9，调节油压至0.58Mpa，观察变频油泵(9)出口处的压力传感器监测到的实际压力，与目标压力进行对比；
当压力稳定后，启动空气压缩机(16)，通过空气减压阀(18)调节压缩空气压力至0.5Mpa，观察储气罐(17)出口处的压力稳定在目标压力后，启动试验主机，通过变频器使试验主机(1)软启动到3000r/min，转速偏差不能大于±3rpm，如试验过程中交流油泵(6)出口温度高于50℃，关闭电加热器(7)，打开水冷器(12)；
最后在运行过程中，持续监测各个参数，如有任何参数超过规定限制，必须立刻停运试验主机(1)、待电机完全停稳后，压缩空气***断电，停运空冷器，停运变频油泵(9)，查明故障原因后，方可再次进行试验。
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