устройство маслоснабжения уплотнений вала электрической машины с газовым охлаждением

Формула изобретения

1. Устройство маслоснабжения уплотнений вала электрической машины с газовым охлаждением, содержащее масляный бак, насос, гидравлический затвор, трубопроводы и расположенный над электрической машиной демпферный бак, заполненный в нижней части маслом, а в верхней - газом, и соединенный трубопроводами в нижней части с уплотнениями вала, в верхней части - с внутренней полостью электрической машины, отличающееся тем, что на трубопроводе, идущем от насоса к демпферному баку, установлен клапан, который поддерживает уровень масла в демпферном баке на высоте H от продольной оси электрической машины, при этом H определяется необходимой величиной гидростатического давления масла на уплотнения вала p_упл, определяемого выражением

p_упл= H_маслаg,Пa,

где _масла - плотность масла, кг/м³;

g = 9,81 - ускорение свободного падения, м/с²;

H - высота уровня масла в демпферном баке, м.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что клапан может быть выполнен поплавковым и установлен в месте соединения идущего от насоса трубопровода с демпферным баком.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что клапан установлен в отдельном корпусе, который соединен трубопроводами соответственно с верхней и нижней частями демпферного бака с образованием сообщающихся сосудов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в уплотнениях вала крупных электрических машин, например в турбогенераторах.

Известно устройство маслоснабжения уплотнений вала электрической машины, содержащее масляный бак, насос, гидравлический затвор, трубопроводы и регулятор давления масла, обеспечивающее автоматическое поддержание необходимого превышения давления масла в уплотнениях над давлением газа во внутренней полости электрической машины, что предотвращает утечку газа через масляные уплотнения вала [1].

Такое устройство маслоснабжения уплотнений вала электрической машины не обеспечивает независимого резерва маслоснабжения. Кроме того, регуляторы давления масла, являясь сложными механизмами, имеют недостаточный уровень надежности.

Также известно устройство маслоснабжения вала электрической машины с газовым охлаждением содержащее масляный бак, насосы, гидравлический затвор и демпферный бак, заполненный в нижней части маслом, соединенный трубопроводами с уплотнениями вала, а в верхней части - газом, соединенным трубопроводом с внутренней полостью электрической машины, который расположен над электрической машиной на высоте, определяемой величиной гидростатического давления масла, необходимого для уплотнения вала [2].

Однако это устройство, предназначенное для создания независимого резерва маслоснабжения уплотнений вала электрической машины в случае выхода из строя насоса, обеспечивает поддержание превышения давления масла над давлением газа во внутренней полости электрической машины только кратковременно на период аварийного останова электрической машины.

Кроме того, такое устройство маслоснабжения уплотнений может работать, только при наличии регуляторов давления масла [1], т.к. без автоматического регулирования давления демпферный бак устройства переполняется маслом, которое, соприкасаясь в большом объеме с газовой средой, быстро загрязняет ее за счет выделения воздуха из масла.

Целью изобретения является повышение надежности электрической машины за счет автоматического поддержания необходимого давления масла, поступающего к уплотнениям вала, и создания независимого резервного источника маслоснабжения.

На фиг. 1 для электрической машины 1 с газовым охлаждением показана принципиальная схема устройства маслоснабжения уплотнений вала.

Устройство маслоснабжения уплотнений вала содержит масляный бак 2, насос 3, соединенный трубопроводами через поплавковый клапан 4 с демпферным баком 5, заполненным в нижней части маслом, а в верхней газом, причем нижняя часть демпферного бака соединена трубопроводами 6 с уплотнениями вала 7, а верхняя часть - трубопроводами 8 с внутренней полостью электрической машины и верхней частью гидравлического затвора 9, через который сливается масло от уплотнений в масляный бак.

Демпферный бак, включающий в себя также трубопровод, соединяющий его с внутренней полостью электрической машины, располагается над электрической машиной на такой высоте, чтобы уровень масла в нем, регулируемый открытием и закрытием клапана, например поплавкового, создавал требуемое гидростатическое превышение давления масла над газом в электрической машине, которое обеспечивает предотвращение просачивания газа через уплотнение вала.

Клапан может устанавливаться как на трубопроводе, идущем от насоса к демпферному баку, так и в месте их соединения.

Трубопровод от насоса через поплавковый клапан может подсоединяться как к верхней (фиг. 2), так и к нижней части (фиг. 3) демпферного бака.

Кроме того, на фиг. 4 приведен фрагмент устройства маслоснабжения уплотнений вала электрической машины, когда поплавковый клапан 1 установлен вне демпферного бака 2 в отдельном корпусе 3, который соединен трубопроводами 4 и 5 соответственно с верхней и нижней частями демпферного бака с образованием сообщающихся сосудов.

При эксплуатации устройства маслоснабжения уплотнений вала электрической машины фиг. 1 включается насос 3, подающий масло из масляного бака 2 через открытый клапан 4 в демпферный бак 5, откуда оно поступает в уплотнения вала 7 под гидростатическим давлением, определяемым разницей высот расположения уровня масла в демпферном баке и продольной оси электрической машины (H). По мере повышения уровня масла в демпферном баке поднимается поплавок, и клапан перекрывает поступление масла в демпферный бак. При подаче во внутренние полости электрической машины газа и по мере возрастания его давления (p_газа) возрастает давление масла на уплотнение вала электрической машины до величины, равной сумме давления газа во внутренней полости генератора и гидростатического давления от столба масла в трубопроводах (p_упл), образуемого за счет разности высот расположения уровня масла в демпферном баке и продольной оси электрической машины, которое определяется по соотношению:

p_упл = p_газа+p_упл,Па

где p_упл = H_маслаg,Па;

_масла - плотность масла, кг/м³;

g = 9,81- ускорение свободного падения, м/с²;

H - разность высот уровня масла в демпферном баке и продольной оси электрической машины, м.

За счет периодического открытия и закрытия клапана поддерживается постоянный уровень масла в демпферном баке, что обеспечивает непрерывную подачу масла к уплотнениям с сохранением постоянного превышения давления масла на уплотнениях над давлением газа во внутренней полости электрической машины, что и является наиболее благоприятным условием для надежной работы уплотнений вала. Предлагаемое устройство обеспечивает также при аварийном повреждении насоса использование объема масла в демпферном баке для маслоснабжения уплотнений на период включения резервных источников маслоснабжения, либо останова электрической машины. Кроме того, например, при несанкционированном открытии поплавкового клапана также допустима временная эксплуатация электрической машины, так как избыток масла, поступающего в демпферный бак от насоса, может переливаться по соединительному трубопроводу 8 в газовую полость гидрозатвора 9 и затем в масляный бак 2.

Источники информации

1. Аврух В. Ю. Повышение мощности отечественных турбогенераторов с водородным охлаждением. - М.: Энергия, 1964, с.13, рис. 5.

2. Справочник по ремонту турбогенераторов./Под ред. П.И. Устинова. - М.: Энергия 1978, с.130, рис. 2-36.