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模拟实验台架。
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。
联合环式密封瓦，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，密封油系统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。
技术实现要素：
本发明的目的是，针对现有技术不足，提供一种能够对发电机密封瓦进行试验和检测的机械装置，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的发电机密封瓦模拟实验台架。
本发明的技术方案是：
一种发电机密封瓦模拟实验台架，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、流量传感器、密封油箱、电加热器、油气分离器、变频油泵、阀门、压力传感器、水冷器、机械过滤器、磁过滤器、缓冲油箱、空气压缩机、储气罐、空气减压阀、空气滤清器、空气干燥器、轴承、连轴套、调整垫板、键、隔板、油孔、气孔、汽侧回油孔a、汽侧回油孔b、挂销及空侧回油孔，其中交流电机通过半绕性联轴套、键与主轴进行连接，主轴通过螺栓与轮盘进行连接，轮盘的材质和尺寸需与被试验密封瓦所安装的发电机转子材质、尺寸一致，跳动量控制在.mm以内，轮盘内装有两个高精度轴承进行支撑，密封瓦通过挂销挂在调整垫板上，并套装在轮盘上，两块密封瓦中间用隔板隔开，两块调整垫板必须保证平行，平行度.mm以内；密封瓦座上方开有油孔、气孔，周向开有十个测量孔用于安装温度传感器、转速传感器、振动传感器，下方开有汽侧回油孔a、汽侧回油孔b，密封瓦座通过螺栓固定在交流电机上，交流电机通过螺栓和密封油箱进行连接；密封油箱为金字塔形油箱，容积为m，油箱底部为正方形，周通过螺栓固定在地面基础上，油箱上部与交流电机连接，电加热器置于密封油箱内部，电加热器为高强度棒形电加热元件，数量优选八至十二组；油气分离器通过法兰连接在汽侧回油孔a、汽侧回油孔b与密封油箱之间；变频油泵入口通过法兰与密封油箱底部油路出口连接，变频油泵出口通过法兰与与阀门连接，阀门另一端通过法兰与水冷器的油管路入口进行连接，压力传感器、温度传感器通过螺纹连接在阀门与水冷器中间的管线上；水冷器油管路出口通过法兰与机械过滤器连接，阀门通过法兰分别安装在水冷器水管路的进出口，用于控制冷却水的排放，进而控制密封油的温度；机械过滤器进出口通过法兰与阀门连接，两个机械过滤器和阀门并联后通过法兰与水冷器和磁过滤器连接；磁过滤器入口通过管路与阀门连接后接入密封油箱中，温度传感器、压力传感器通过螺纹连接安装磁过滤器后面的管线上；所缓冲油箱为圆柱形筒体，容积m，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，缓冲油箱底部开有油路的进口和出口，顶部开有气孔，缓冲油箱油路进口通过法兰与磁过滤器的出口连接，出口通过法兰与密封瓦座上的油孔连接，顶部的气孔通过法兰与储气罐连接；温度传感器、流量传感器、压力传感器安装于缓冲油箱油管路出口与密封瓦座中间的管线上；所述空气压缩机出口依次与储气罐、空气减压阀、空气滤清器、空气干燥器连接，空气干燥器出口通过管线法兰与密封瓦座上的气孔连接；储气罐为圆柱形筒体，容积.m，两侧分别开有压缩空气的入口和出口，储气罐用于稳定气压，保证进入到密封瓦座上的气孔内的压缩空气压力恒定。
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为密封瓦模拟台架结构图。
图2为试验主机中部件密封瓦座内结构图
图中：1.交流电机；2主轴；3.轮盘；4.密封瓦座；5.温度传感器；6.转速传感器；7.振动传感器；8.流量传感器；9.密封油箱；10.电加热器；11.油气分离器；12.变频油泵；13.阀门；14.压力传感器；15.水冷器；16.机械过滤器；17.磁过滤器；18.缓冲油箱；19.空气压缩机；20.储气罐；21.空气减压阀；22.空气滤清器；23.空气干燥器；24.轴承；25.连轴套；26.密封瓦；27调整垫板；28.键；29.隔板；30.油孔；31.气孔；32.汽侧回油孔a；33.汽侧回油孔b；34.挂销；35.空侧回油孔。
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：
一种发电机密封瓦模拟实验台架，包括交流电机1、主轴2、轮盘3、密封瓦座4、温度传感器5、转速传感器6、振动传感器7、流量传感器8、密封油箱9、电加热器10、油气分离器11、变频油泵12、阀门13、压力传感器14、水冷器15、机械过滤器16、磁过滤器17、缓冲油箱18、空气压缩机19、储气罐20、空气减压阀21、空气滤清器22、空气干燥器23、轴承24、连轴套25、调整垫板27、键28、隔板29、油孔30、气孔31、汽侧回油孔a32、汽侧回油孔b33、挂销34及空侧回油孔35，其中交流电机1通过半绕性联轴套27、键30与主轴2进行连接，主轴2通过螺栓与轮盘3进行连接，轮盘3的材质和尺寸需与被试验密封瓦所安装的发电机转子材质、尺寸一致，跳动量控制在0.015mm以内，轮盘内装有两个高精度轴承24进行支撑，密封瓦26通过挂销34挂在调整垫板27上，并套装在轮盘3上，两块密封瓦中间用隔板29隔开，两块调整垫板27必须保证平行，平行度0.02mm以内；密封瓦座4上方开有油孔30、气孔31，周向开有十个测量孔用于安装温度传感器5、转速传感器6、振动传感器7，下方开有汽侧回油孔a32、汽侧回油孔b33，密封瓦座4通过螺栓固定在交流电机1上，交流电机1通过螺栓和密封油箱9进行连接；密封油箱9为金字塔形油箱，容积为10m3，油箱底部为正方形，周通过螺栓固定在地面基础上，油箱上部与交流电机1连接，电加热器10置于密封油箱9内部，电加热器10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11通过法兰连接在汽侧回油孔a32、汽侧回油孔b33与密封油箱9之间；变频油泵12入口通过法兰与密封油箱9底部油路出口连接，变频油泵12出口通过法兰与与阀门13连接，阀门13另一端通过法兰与水冷器15的油管路入口进行连接，压力传感器14、温度传感器5通过螺纹连接在阀门13与水冷器15中间的管线上；水冷器15油管路出口通过法兰与机械过滤器16连接，阀门13通过法兰分别安装在水冷器15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；机械过滤器16进出口通过法兰与阀门13连接，两个机械过滤器16和阀门13并联后通过法兰与水冷器15和磁过滤器17连接；磁过滤器17入口通过管路与阀门13连接后接入密封油箱9中，温度传感器5、压力传感器14通过螺纹连接安装磁过滤器17后面的管线上；所缓冲油箱18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18底部开有油路的进口和出口，顶部开有气孔，缓冲油箱18油路进口通过法兰与磁过滤器17的出口连接，出口通过法兰与密封瓦座4上的油孔30连接，顶部的气孔通过法兰与储气罐20连接；温度传感器5、流量传感器8、压力传感器14安装于缓冲油箱18油管路出口与密封瓦座4中间的管线上；所述空气压缩机19出口依次与储气罐20、空气减压阀21、空气滤清器22、空气干燥器23连接，空气干燥器23出口通过管线法兰与密封瓦座4上的气孔33连接；储气罐20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20用于稳定气压，保证进入到密封瓦座4上的气孔31内的压缩空气压力恒定。
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。
实施例
如图1、图2所示，一种发电机密封瓦模拟实验台架，它包括交流电机1、主轴2、轮盘3、密封瓦座4、温度传感器5、转速传感器6、振动传感器7、流量传感器8、密封油箱9、电加热器10、油气分离器11、变频油泵12、阀门13、压力传感器14、水冷器15、机械过滤器16、磁过滤器17、缓冲油箱18、空气压缩机19、储气罐20、空气减压阀21、空气滤清器22、空气干燥器23、轴承24、连轴套25、调整垫板27、键28、隔板29、挂销34。
如图1、图2所示，交流电机1通过半绕性联轴套27、键30与主轴2进行连接，主轴2通过螺栓与轮盘3进行连接，轮盘3的材质和尺寸需与被试验密封瓦所安装的发电机转子材质、尺寸一致，跳动量控制在0.015mm以内，轮盘内装有两个高精度轴承24进行支撑，密封瓦26通过挂销34挂在调整垫板27上，并套装在轮盘3上，两块密封瓦中间用隔板29隔开，两块调整垫板27必须保证平行，平行度0.02mm以内。密封瓦座4上方开有油孔30、气孔31，周向开有10个测量孔用于安装温度传感器5、转速传感器6、振动传感器7，下方开有汽侧回油孔a、汽侧回油孔b，密封瓦座4通过螺栓固定在交流电机1上，交流电机1通过螺栓和密封油箱9进行连接。
如图1、图2所示，密封油箱9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，油箱上部与交流电机1连接，电加热器10置于密封油箱9内部，电加热器10为高强度棒形电加热元件，数量优选8-12组。油气分离器11通过法兰连接在32汽侧回油孔a、33汽侧回油孔b与密封油箱9之间。
如图1所示，变频油泵12入口通过法兰与密封油箱9底部油路出口连接，变频油泵12出口通过法兰与与阀门13连接，阀门13另一端通过法兰与水冷器15的油管路入口进行连接，压力传感器14、温度传感器5通过螺纹连接在阀门13与水冷器15中间的管线上。水冷器15油管路出口通过法兰与机械过滤器16连接，阀门13通过法兰分别安装在水冷器15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。
如图1所示，机械过滤器16进出口通过法兰与阀门13连接，两个机械过滤器16和阀门13并联后通过法兰与水冷器15和磁过滤器17连接。磁过滤器17入口通过管路与阀门13连接后接入密封油箱9中，温度传感器5、压力传感器14通过螺纹连接安装磁过滤器17后面的管线上。
如图1、图2所示，缓冲油箱18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18底部开有油路的进口和出口，顶部开有气孔，缓冲油箱18油路进口通过法兰与磁过滤器17的出口连接，出口通过法兰与密封瓦座4上的油孔30连接，顶部的气孔通过法兰与储气罐20连接。温度传感器5、流量传感器8、压力传感器14安装于缓冲油箱18油管路出口与密封瓦座4中间的管线上。
如图1、图2所示，空气压缩机19出口依次与储气罐20、空气减压阀21、空气滤清器22、空气干燥器23连接，空气干燥器23出口通过管线法兰与密封瓦座4上的气孔33连接。储气罐20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20用于稳定气压，保证进入到密封瓦座4上的气孔31内的压缩空气压力恒定。
下面结合图1、图2说明本发明所提供的一种发电机密封瓦模拟实验台架的工作原理：为了模拟被试验密封瓦的真实运行状态，本试验台架模拟汽轮发电机组运行的试验主机、密封油系统以及压缩空气系统。
试验主机由交流电机1提供动力，使主轴2、轮盘3达到3000r/min的额定转速，被试验的密封瓦26通过挂销34挂在调整垫板27上，并套装在轮盘3上，确保被试验密封瓦26在轮盘3上能够自由浮动，两块密封瓦中间用隔板29隔开。额定压力(例如0.58mpa)的密封油通过油孔30，进入到两块被密封瓦26和轮盘3之间的楔形间隙，用额定压力(例如0.5mpa)的压缩空气替代氢气，通过气孔31进入到两块密封瓦中间与隔板形成的环形腔室内，用于模拟发电机膛内的氢气状态。进入到被试验的密封瓦26内的密封油,大部分通过空侧回油孔35流回到密封油箱9，一小部分密封油由于克服压缩空气的压力，分别进入气侧回油孔a和气侧回油孔b，再由油气分离器11将密封油和压缩空气分离后，密封油流回到密封油箱9。密封瓦座4周向开的10个测量孔安装有温度传感器5、转速传感器6、振动传感器7，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。
密封油系统由密封油箱9、变频油泵12、水冷器15、机械过滤器16、磁过滤器17、缓冲油箱18、油气分离器11共同组成。变频油泵12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9输送到水冷器15中，水冷器15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16和磁过滤器17，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18中，通过缓冲油箱18再进入到试验主机中密封瓦座4上的油孔30，最终进入被试验密封瓦26和轮盘3之间的楔形间隙。压力传感器14、温度传感器5、流量传感器8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。
压缩空气系统用于模拟发电机堂内氢气的运行状态，空气压缩机19出口依次与空气减压阀21、空气滤清器22、空气干燥器23、储气罐20入口连接，通过空气减压阀21保证进入到储气罐20内的压缩空气温度在额定压力，例如0.5mpa，空气滤清器22和空气干燥器23用于保证压缩空气的清洁干燥，储气罐20出口连接到试验主机中密封瓦座4上的气孔31，用于提供密封瓦试验所需的压缩空气，温度传感器5、压力传感器14用于持续监测进入到气孔33内的压缩空气的压力和温度。另有一支路连接到缓冲油箱18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。
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5、转速传感器6、振动传感器7、流量传感器8、阀门13、压力传感器14、水冷器15、空气减压阀21、空气滤清器22、空气干燥器23、轴承24均可采用现有技术的产品。