旋转电机的密封油供给装置及密封油供给方法与流程

本发明涉及以氢气等作为冷却介质的旋转电机的密封油供给装置及密封油供给方法。

背景技术：

在现有的氢冷式涡轮发电机中，利用封入设备内的氢气来对线圈等发热部进行冷却，并且为了防止来自轴贯通部分的氢气泄漏到大气中而设置有密封环，对该密封环供给密封油以密封氢气。

在现有的这种密封油供给装置中，利用差压调整阀来控制向密封环供给油的供油压与设备内气压之间的差压，而非直接控制供油的绝对压力本身。(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平3-15411号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

因此，在通常的运转中可确保充分的供油压，但在试运转等时以接近气压0.00MPa-g的极低压进行运转时，供油压变低，密封环的供油压与大气压的压力差变小，密封环的设备外侧的流量变少。

若流量变少，则转轴的温度上升，转轴发生膨胀，因此转轴与密封环之间的间隙变小。

现有的密封环中，在转轴与密封环之间被设计成确保此时具有充分的间隙。

因此，在能确保充分的压力的通常运转时，间隙比所需的要大，油量变多，因此具有旋转电机的密封油供给装置的各构成元器件比所需的要大的问题。

本发明是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的在于，通过在试运转等时以接近气压0.00MPa-g的极低压进行运转的情况下也确保必要的供油压，从而抑制因转轴的温度上升而引起的膨胀，减小通常运转时的转轴和密封环的间隙，从而力图减少旋转电机的密封油供给装置的油量及实现小型化。

解决技术问题的技术方案

本发明的旋转电机的密封油供给装置从密封油泵经由对密封油的油压进行调节的差压调整阀向封入有氢气的旋转电机的密封环供给所述密封油，除了从所述密封油泵经由所述差压调整阀来供给所述密封油的第一路径以外，还设有从所述密封油泵经由安全泵来供给所述密封油的第二路径。

本发明的旋转电机的密封油供给方法从密封油泵经由对密封油的油压进行调节的差压调整阀向封入有氢气的旋转电机的密封环供给所述密封油，在所述旋转电机的通常运转时，通过从所述密封油泵经由所述差压调整阀的第一路径来供给所述密封油，并且在所述氢气的气压接近0.00MPa-g的极低压下运转所述旋转电机的情况下，通过从所述密封油泵经由安全阀的第二路径来供给所述密封油。

发明效果

根据本发明，通过在试运转等时以接近气压0.00MPa-g的极低压进行运转的情况下，也确保所需的供油压，从而能抑制因转轴的温度上升而引起的膨胀，能缩小通常运转时的转轴与密封环的间隙，从而能力图降低旋转电机的密封油供给装置的油量及实现小型化。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的旋转电机的密封油供给装置的系统图。

图2是表示本发明的实施方式1中的密封环的压力分布的说明图。

图3是表示现有装置中的密封环的压力分布的说明图。

图4是表示本发明的实施方式2所涉及的旋转电机的密封油供给装置的系统图。

具体实施方式

实施方式1.

下面，基于附图对本发明的实施方式1进行说明。

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的旋转电机的密封油供给装置的系统图，并一同示出旋转电机。

另外，旋转电机例如是氢冷式的涡轮发电机。

图1中，旋转电机1具备：将封入有氢气的密闭室1a贯通的转轴2；以及位于设置于转轴2的轴向两端部的轴承室内，利用密封油对旋转电机1的密闭室1a和转轴2之间的间隙进行密封的轴封部即密封环3。

从密封环3排出的密封油经由密封油排油管4将密封油输送至进行真空脱气的真空槽5。此外，密封环3的上游侧与真空槽5通过向密封环3供给密封油的密封油供给管6相互连接。

密封油供给管6安装有将真空槽5内的密封油供给至密封环3的密封油泵7、以及对供给至密封环3的密封油的油压进行调节的差压调整阀8。

差压调整阀8使被控制为比旋转电机1内部的氢气压要高一定值的密封油通过。

此外，关于密封油供给管6，密封油泵7与差压调整阀8之间连接有用于使无法通过差压调整阀8的密封油回到真空槽5的密封油返回管9的一端侧，该密封油返回管9的另一端侧导入至真空槽5内，与喷射嘴相连接。

真空槽5安装有用于将密封油的油面维持为一定的油面调整阀11。

此外，真空槽5具有用于排出包含空气、油分、水分、氢气等在内的气体的气体排出管12，该气体排出管12与真空泵13相连接，进一步从真空泵13经由排放管14将气体排放到外部。

这里，本实施方式1中，在密封油泵7的下游侧与差压调整阀8并列地设有例如具有0.1～0.2MPa-g的设定压力的安全阀15。

由此，除了从密封油泵7经由差压调整阀8来供给密封油的第一路径以外，还形成有从密封油泵7经由安全阀15来供给密封油的第二路径。

此外，在密封油泵7与安全阀15之间连接有用于使无法通过安全阀15的密封油返回到真空槽5的密封油返回管10的一端侧。

在差压调整阀8的下游侧和安全阀15的下游侧分别设有止回阀16、17。

另外，如图1中的放大截面所示那样，从密封油供给管6经由供油孔3a对密封环3供给密封油，在密封环3与转轴2之间形成油膜，从而防止封入于旋转电机1的设备内的氢气泄漏至设备外。

接下来对动作进行说明。

旋转电机1内的氢气被图1所示那样的在与密封环3相连的密封油供给回路中循环的密封油所密封。

密封油由密封油泵7送出，通过差压调整阀8调整为比旋转电机1内的氢气要高一定值。

经调整后的密封油通过密封油供给管6被输送到密封环3。密封环3处的密封油与外部气体相接触，从而包含空气、水分、氢气等，并通过密封油排油管4被回收到真空槽5，利用真空槽5进行真空脱气。

利用真空槽5进行了脱气后的脱气气体通过气体排出管12被输送到真空泵13，并从真空泵13通过排放管14排放至外部。

然后，在旋转电机1的通常运转(设备内气压在0.2～0.6MPa-g左右)时，通过了从密封油泵7经由差压调整阀8的第一路径的密封油由差压调整阀8将压力调整为气压+差压(0.05～0.10MPa-g左右)，并通过供油管6供给至密封环3。

另一方面，在试运转等时以接近气压0.00MPa-g的极低压进行运转的情况下，通过从密封油泵7经由安全阀15的第二路径来供给密封油，第二路径中的安全阀15的设定压力(0.1～0.2MPa-g)比第一路径中经差压调整阀8调整后的压力(设备内气压+差压)要大，因此安全阀15的设定压力的油被供给给密封环3。

图2是表示实施方式1中的密封环3周围的压力分布的说明图，图2(a)表示气压0.30MPa-g时的密封油的压力梯度(pressure gradient)、图2(b)表示气压0.00MPa-g时的密封油的压力梯度。

通过采用本发明，如图2(b)所示，即使在试运转时等接近气压0.00MPa-g的极低压时，也能确保最低供油压0.10MPa-g，能确保一定以上的设备外侧压力梯度。

因此，在试运转等时以接近气压0.00MPa-g的极低压下进行运转的情况下，也能抑制因转轴2的温度上升而引起的膨胀，能缩小通常运转时的转轴2与密封环3的间隙。

另一方面，图3是表示现有装置中的密封环3周围的压力分布的说明图，图3(a)表示气压0.30MPa-g时的密封油的压力梯度、图3(b)表示气压0.00MPa-g时的密封油的压力梯度。

在不采用本发明的情况下，在试运转等时接近气压0.00MPa-g的极低压时，如图3(b)所示，设备内侧压力梯度与气压0.30MPa-g相同，但设备外侧压力梯度与气压0.30MPa-g的情况相比变小。

因此，为了确保此时的密封油量，需要增大转轴2与密封环3之间的间隙。

另外，图2、图3中，转轴2与密封环3之间的由虚线包围的部分表示由密封油形成油膜的区域。

如上所述，根据实施方式1的旋转电机的密封油供给装置，在从密封油泵7经由对密封油的油压进行调节的差压调整阀8向封入有氢气的旋转电机1的密封环3供给密封油的旋转电机的密封油供给装置中，除了从密封油泵7经由差压调整阀8来供给密封油的第一路径以外，还设有从密封油泵7经由安全阀15来供给密封油的第二路径，因此，通过在试运转等时以接近气压0.00MPa-g的极低压进行运转的情况下，仍确保所需的供油压，从而能抑制因转轴2的温度上升而引起的膨胀，能缩小通常运转时的转轴2与密封环3的间隙，能力图降低油量及实现小型化。

实施方式2.

上述实施方式1中，采用差压调整阀8和安全阀15的返回油分别经过不同的密封油返回管9、10返回至真空槽5的结构，但也可以如图4所示那样，采用差压调整阀8的返回油与安全阀15的返回油通过相同的密封油返回管15返回至真空槽5的结构。

根据上述结构，具有一根密封油返回管即可，具有结构变得简单的优点。

此外，本发明可以在该发明的范围内对各实施方式进行自由组合，或对各实施方式进行适当的变形、省略。

标号说明

1旋转电机、1a密闭室、2转轴、3密封环、

4密封油排油管、5真空槽、6密封油供给管、

7密封油泵、8差压调整阀、9密封油返回管、

10密封油返回管、11油面调整阀、12气体排出管、

13真空阀、14排放管、15安全阀、

16止回阀、17止回阀、18密封油返回管。