本发明涉及一种氢冷式汽轮发电机两端动静部件之间的密封方法，减少氢气沿轴端的泄漏以及因此而带来的对机组安全运行的危害，主要用于氢冷式发电机氢气密封。
背景技术：
随着发电机组单机容量的增大，发电机运行中产生的热量增大。为了提高冷却效果，大型发电机组普遍采用氢气作为冷却介质，以替代水或空气。发电机动静部件之间有间隙，氢气会沿着两者之间的间隙泄漏。氢气属于易燃易爆气体，其在空气中的浓度达到一定程度后，将会引发爆炸，对机组安全运行和人员生命将会产生巨大危害。因此，机组运行中，严格禁止氢气的泄漏。
为了减少氢气的泄漏，在氢冷式发电机组转轴两端的发电机端盖上各安装有1套密封瓦，目前主要采用环流式。按照油路的数量，分为单流式、双流式或三流式，按照瓦块的数量，分为单环式或双环式，将油路和密封环组合后，密封瓦可以分为：单流单环式、单流双环式、双流单环式等。尽管油路和密封环的数量不同，但环流式密封瓦的工作原理相同，本质上都属于一种浮动式密封或者浮动式滑动轴承。机组运行时，将略高于发电机内氢压的密封油从瓦块背部穿过瓦块进入到瓦块与轴颈之间的间隙内，依靠轴颈高速旋转所带来的动压效应，将密封环浮起来，在动静间隙之间充满润滑油，从而将氢气泄漏通道堵塞，起到密封效果。
环流式密封瓦在氢冷发电机组上应用时存在以下几方面的问题：(1)浮动力不够。发电机氢压增大后，氢侧和空侧之间的压差变大，氢气压力作用在密封环端面上后，会形成一个轴向推力，将密封环推向一侧，导致瓦块卡涩，不能实现瓦块和轴颈位置变化之间的随动；(2)密封瓦卡涩后，不仅会导致瓦块温度升高，而且也会因此产生不稳定振动；(3)密封瓦间隙不能很小。密封瓦间隙过小容易引发瓦温升高，密封瓦间隙增大后，不仅氢气泄漏量会增大，密封油流量也会增大，密封油有可能倒灌进入发电机本体内，导致发电机绝缘下降等其它故障。因此，研究氢冷式发电机组高效密封方法就显得很重要。
技术实现要素：
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种汽轮发电机组氢气密封装置及密封方法，可有效减少氢气沿轴端的泄漏以及因此而带来的对机组安全运行的危害。
本发明解决的技术方案是：
一种汽轮发电机组氢气密封装置，包括发电机转轴和设置在发电机转轴外侧的发电机端盖，发电机转轴的外侧设置有与发电机端盖固定在一起的密封座，密封座为开口朝向发电机转轴的内侧开口中空结构，密封座开口处的发电机转轴上套装有与发电机转轴固定在一起的阻力盘，阻力盘从密封座的开口处伸入密封座的内腔，阻力盘两侧的密封座内分别设置有沿发电机转轴轴向左右滑动的第一密封环和第二密封环，阻力盘与第一密封环正对面的外周上开有多道均布的第一螺旋槽，阻力盘与第二密封环正对面的外周上开有多道均布的第二螺旋槽，第一密封环与密封座之间设置有第一o型密封圈，第二密封环与密封座之间设置有第二o型密封圈，第一密封环和第二密封环的内侧均朝向发电机转轴伸入密封座开口处且与发电机转轴呈相间设置，伸入密封座开口处的第一密封环的内侧面上开有圆环形的第一浮环滑动槽，伸入密封座开口处的第二密封环的内侧面上开有圆环形的第二浮环滑动槽，第一浮环滑动槽内设置有第一密封浮环，第二浮环滑动槽内设置有第二密封浮环，第一密封浮环与发电机转轴正对的一侧的内侧面上开有多道均布的第一凹槽，第二密封浮环与发电机转轴正对的一侧的内侧面上开有多道均布的第二凹槽，密封座内侧壁与第一密封环之间设置有第一弹簧，密封座内侧壁与第二密封环之间设置有第二弹簧，发电机转轴静止时，在第一弹簧和第二弹簧的弹性力下，第一密封环与阻力盘的正对面贴合在一起，第二密封环与阻力盘的正对面贴合在一起，密封座的外侧壁上设置有内外贯通的密封油入口。
一种基于汽轮发电机组氢气密封装置的氢气密封方法，由外部从密封座的密封油入口引入压力高于发电机氢气侧氢压的密封油到密封座内；发电机工作状态下，阻力盘随着发电机转轴高速旋转，阻力盘两侧面的螺旋槽和对应侧的密封环配合面(正对面)处产生动压效应，形成轴向开启力，将两侧密封环和阻力盘分开，即第一密封环和第二密封环都沿发电机转轴轴线方向朝远离阻力盘方向移动，两侧密封环和阻力盘之间形成间隙，密封油从螺旋槽进入间隙并填充间隙，使两侧密封环和阻力盘之间的间隙处于薄膜润滑状态，间隙内形成密封油膜；同时发电机转轴高速旋转，密封浮环内侧面的凹槽和发电机转轴之间产生动压效应，将密封浮环浮动起来，密封油从密封环、阻力盘之间的间隙进入密封浮环、发电机转轴之间的间隙形成密封油膜，将密封浮环和发电机转轴隔开；依靠密封环和阻力盘之间的两级螺旋槽式动压油膜密封(阻力盘与两侧的第一密封环、第二密封环之间)以及密封浮环和发电机转轴之间的两级凹槽式动压油膜密封(第一密封浮环、第二密封浮环与发电机转轴之间)，实现发电机氢气泄漏的高效密封。
与现有技术相比，具有如下优点：
(1)氢气泄漏时需要经过密封环和阻力盘之间的两级螺旋槽式动压油膜密封以及密封浮环和发电机转轴之间的两级凹槽式动压油膜密封，泄漏量小；
(2)发电机工作状态下，密封环和阻力盘之间因螺旋槽动压效应而形成的密封间隙很小，从而能够有效地减小泄漏；
(3)氢气泄漏时的主密封是密封环和阻力盘之间的两级螺旋槽式动压油膜密封，密封浮环仅仅是作为辅助密封，因此，密封浮环的宽度可以设计得比较窄，密封浮环重量比较轻，密封浮环内表面设计的凹槽，增加了密封浮环的浮升力，密封浮环两侧压差较小，由此产生的轴向力较小，上述多项因素，可以有效地减少密封浮环与发电机转轴之间的卡涩现象；
(4)可以有效地改善因为浮动环式密封瓦卡涩而引发的不稳定振动现象。
附图说明
图1为本发明的汽轮发电机组氢气密封装置的剖视图；
图2为本发明的密封装置内氢气泄漏路径图(半剖图)；
图3为本发明阻力盘的左视图；
图4为本发明阻力盘的右视图；
图5本发明密封浮环的截面图；
图6本发明密封浮环展开后的凹槽示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1-6给出，本发明一种汽轮发电机组氢气密封装置，包括发电机转轴12和设置在发电机转轴外侧的发电机端盖13，发电机端盖13为静止部件，发电机转轴12为转动部件，发电机转轴12从发电机端盖13内穿过且能够绕其轴线方向旋转，二者存在一定间隙，保证发电机转轴12旋转时不与发电机端盖13接触，发电机转轴12的外侧设置有与发电机端盖13固定在一起的密封座2，密封座2为开口朝向发电机转轴的内侧开口中空结构，密封座2开口处的发电机转轴12上套装有与发电机转轴固定在一起的阻力盘1，阻力盘1从密封座2的开口处伸入密封座的内腔，阻力盘1两侧的密封座内分别设置有沿发电机转轴轴向左右滑动的第一密封环3和第二密封环4，阻力盘1与第一密封环3正对面的外周上开有多道均布的第一螺旋槽16，阻力盘1与第二密封环4正对面的外周上开有多道均布的第二螺旋槽17，第一密封环3与密封座2之间设置有第一o型密封圈7，第二密封环4与密封座2之间设置有第二o型密封圈8，第一密封环3和第二密封环4的内侧均朝向发电机转轴伸入密封座2开口处且与发电机转轴12呈相间设置，伸入密封座2开口处的第一密封环3的内侧面上开有圆环形的第一浮环滑动槽14，伸入密封座2开口处的第二密封环4的内侧面上开有圆环形的第二浮环滑动槽15，第一浮环滑动槽14内设置有第一密封浮环9，第二浮环滑动槽15内设置有第二密封浮环10，第一密封浮环9与发电机转轴12正对的一侧的内侧面上开有多道均布的第一凹槽9a，第二密封浮环9与发电机转轴12正对的一侧的内侧面上开有多道均布的第二凹槽10a，密封座2内侧壁与第一密封环3之间设置有第一弹簧5，密封座2内侧壁与第二密封环4之间设置有第二弹簧6，发电机转轴静止时，在第一弹簧和第二弹簧的弹性力下，第一密封环3与阻力盘1的正对面贴合在一起，第二密封环4与阻力盘1的正对面贴合在一起，密封座2的外侧壁上设置有内外贯通的密封油入口11。
为了保证使用效果，所述的第一螺旋槽16和第二螺旋槽17的深度为5μm-10μm；第一螺旋槽16和第二螺旋槽17均与阻力盘的外周沿贯通，使密封油可以迅速进入螺旋槽内。
所述第一凹槽9a和第二凹槽10a的深度为5μm-10μm；第一凹槽9a和第二凹槽10a均为长条形的矩形槽，呈倾斜设置在对应密封浮环的内侧面上。
所述第一密封环3与阻力盘1的正对面相互平行且该正对面与发电机转轴12的轴线垂直，第二密封环4与阻力盘1的正对面相互平行且该正对面与发电机转轴12的轴线垂直。
所述发电机端盖13、密封座2、阻力盘1、第一密封环3、第二密封环4的截面均为圆环形，其中心孔供发电机转轴穿过。
所述第一弹簧5的伸缩方向与发电机转轴12的轴向平行。从而能够在弹性力作用下使第一密封环3左右滑动，第一密封环3的可通过在端部设置置于密封座2同侧底板上的第一凸起部3a进行支撑滑动第一凸起部支撑在密封座的底部上，第一弹簧位于第一凸起部的上方，第一o型密封圈7可设置在第一凸起部与密封座2底板之间,第一o型密封圈也可以随着第一密封环一起沿轴向移动，防止氢气从结合面处泄漏；实际使用时，也可以在密封座内设置单独的轨道并在第一密封环上设置与轨道对应的滑杆配合滑动；
所述第二弹簧6的伸缩方向与发电机转轴12的轴向平行。从而能够在弹性力作用下使第二密封环4左右滑动，第二密封环4的可通过在端部设置置于密封座2同侧底板上的第二凸起部4a进行支撑滑动第二凸起部支撑在密封座的底部上，第二弹簧位于第二凸起部的上方，第二o型密封圈8可设置在第二凸起部与密封座2底板之间；第二o型密封圈也可以随着第二密封环一起沿轴向移动，防止氢气从结合面处泄漏；实际使用时，也可以在密封座内设置单独的轨道并在第二密封环上设置与轨道对应的滑杆配合滑动。
本发明使用时，由外部从密封座的密封油入口11引入压力高于发电机氢气侧氢压的密封油到密封座内；发电机工作状态下，阻力盘随着发电机转轴高速旋转，阻力盘两侧面的螺旋槽和对应侧的密封环配合面(正对面)处产生动压效应，形成轴向开启力，将两侧密封环和阻力盘分开，即第一密封环和第二密封环都沿发电机转轴轴线方向朝远离阻力盘方向移动，两侧密封环和阻力盘之间形成间隙，两者之间的间隙很小(10μm以内)，密封油从螺旋槽进入间隙并填充间隙，使两侧密封环和阻力盘之间的间隙处于薄膜润滑状态，间隙内形成密封油膜；同时发电机转轴高速旋转，密封浮环内侧面的凹槽和发电机转轴之间产生动压效应，将密封浮环浮动起来，密封油从密封环、阻力盘之间的间隙进入密封浮环、发电机转轴之间的间隙形成密封油膜，将密封浮环和发电机转轴隔开；依靠密封环和阻力盘之间的两级螺旋槽式动压油膜密封(阻力盘与两侧的第一密封环、第二密封环之间)以及密封浮环和发电机转轴之间的两级凹槽式动压油膜密封(第一密封浮环、第二密封浮环与发电机转轴之间)，实现发电机氢气泄漏的高效密封。与现有技术相比，本发明结构新颖独特，简单合理，易生产，易操作，在阻力盘两侧设置螺旋槽，使密封油可以快速进行，迅速产生动压效应，氢气泄漏时需要经过密封环和阻力盘之间的两级螺旋槽式动压油膜密封以及密封浮环和发电机转轴之间的两级凹槽式动压油膜密封，泄漏量小；发电机工作状态下，密封环和阻力盘之间因螺旋槽动压效应而形成的密封间隙很小，从而能够有效地减小泄漏；氢气泄漏时的主密封是密封环和阻力盘之间的两级螺旋槽式动压油膜密封，密封浮环仅仅是作为辅助密封，因此，密封浮环的宽度可以设计得比较窄，密封浮环重量比较轻，密封浮环内表面设计的凹槽，增加了密封浮环的浮升力，密封浮环两侧压差较小，由此产生的轴向力较小，上述多项因素，可以有效地减少密封浮环与发电机转轴之间的卡涩现象；可以有效地改善因为浮动环式密封瓦卡涩而引发的不稳定振动现象；使用方便，效果好，汽轮发电机组氢气密封装置上的创新，有良好的社会和经济效益。