CN115288911A - 发电机组轴承油槽智能在线监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发电机组轴承油槽智能在线监测系统及方法，所述发电机组轴承具有转轴及安装在转轴外周侧的环形的密封主体，所述密封主体靠近转轴的内环侧具有密封结构；在所述密封主体上安装有槽内压力传感器，在发电机组空间环境中安装有槽外压力传感器，在所述密封主体上安装有与油槽相连通的压力平衡装置，所述槽内压力传感器、槽外压力传感器以及压力平衡装置均与自动控制单元信号连接。当通过所述槽内压力传感器、槽外压力传感器得知油槽内外压力出现不平衡状态时，自动控制单元通过指令驱动压力平衡装置动作，使油槽内外压力达到平衡状态，阻止油雾向外逸出。

Description

发电机组轴承油槽智能在线监测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种智能在线监测系统，主要用于大型发电机组轴承油槽的密封。

背景技术

针对大型水轮发电机组轴承油槽出现的油雾外逸问题，多数密封产品采用的是接触式密封、填料密封、梳齿密封等形式，这种传统的密封产品在出厂时已设置好与转轴之间的密封间隙，这种密封技术，在转轴出现偏摆时，会局部出现密封部件与转轴摩擦产生粉尘，或产生较高的温度，对粉尘和温度无法进行监测和采取有效的控制措施，既达不到理想的密封效果，又威胁了机组的安全稳定运行。

同时，传统的密封产品很难在机组运行时对油槽内的温度和压力进行实时监测，只有机组停机时，才能测出油槽内的温度和压力，忽略了机组运行时的油槽内的温度和压力，对密封效果也是无益的。

发明内容

本发明提供一种发电机组轴承油槽智能在线监测系统及方法，目的是提高密封效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种发电机组轴承油槽智能在线监测系统，所述发电机组轴承具有转轴及安装在转轴外周侧的环形的密封主体，密封主体的轴向内侧为油槽，所述密封主体靠近转轴的内环侧具有密封结构；其特征在于：

在所述密封主体上安装有槽内压力传感器，在发电机组空间环境中安装有槽外压力传感器，在所述密封主体上安装有与油槽相连通的压力平衡装置，所述槽内压力传感器、槽外压力传感器以及压力平衡装置均与自动控制单元信号连接。

所述的发电机组轴承油槽智能在线监测系统，其中：所述密封主体靠近转轴的内环侧具有数圈密封结构，其中一圈所述密封结构具有智能控制密封环；所述智能控制密封环具有绕所述转轴均布的多个密封体，各密封体上连接有测距仪以及推杆，所述测距仪能够获得对应密封体与转轴之间的间隙数据，所述推杆与所述密封主体外周侧上固定的直线步进电机相连，所述测距仪以及直线步进电机均与所述自动控制单元信号连接；

在发电机组空间环境中还设有油雾浓度监测单元，所述油雾浓度监测单元与所述自动控制单元信号连接。

所述的发电机组轴承油槽智能在线监测系统，其中：各密封体上连接有温度传感器，所述温度传感器能够获得对应密封体的温度数据，所述温度传感器与所述自动控制单元信号连接。

所述的发电机组轴承油槽智能在线监测系统，其中：在密封主体的轴向外侧还固定有环形的外罩，所述外罩与转轴的外周侧之间通过开度调节器相接，从而在外罩与密封主体之间形成密封腔室；在转轴外周侧对应于密封腔室的位置均匀固定有多个叶片，所述叶片随着转轴的转动而能够形成风压，所述风压能够将空气由开度调节器位置吸入密封腔室，使密封腔室内形成正压；在密封腔室上设有自动压力调节阀，所述自动压力调节阀与所述自动控制单元信号连接，能够将密封腔室内超压的气体排出，使密封腔室内的正压值处于设定范围内。

所述的发电机组轴承油槽智能在线监测系统，其中：所述开度调节器连接有密封间隙监测单元与密封温度监测单元，所述密封间隙监测单元与所述自动控制单元信号连接；而所述密封温度监测单元能够实时监测开度调节器的温度，其与所述自动控制单元信号连接，使密封腔室的温度处于设定值范围内。

所述的发电机组轴承油槽智能在线监测系统，其中：在所述外罩上安装有密封腔压力传感器，所述密封腔压力传感器能够检测密封腔室内部的压力；所述密封腔压力传感器与所述自动控制单元信号连接。

一种发电机组轴承油槽智能在线监测方法，其中，具有所述的发电机组轴承油槽智能在线监测系统，所述方法包括：

当通过所述槽内压力传感器、槽外压力传感器得知油槽内外压力出现不平衡状态时，自动控制单元通过指令驱动压力平衡装置动作，使油槽内外压力达到平衡状态，阻止油雾向外逸出。

所述的发电机组轴承油槽智能在线监测方法，其中：所述密封主体靠近转轴的内环侧具有数圈密封结构，其中一圈所述密封结构具有智能控制密封环；所述智能控制密封环具有绕所述转轴均布的多个密封体，各密封体上连接有测距仪以及推杆，所述测距仪能够获得对应密封体与转轴之间的间隙数据，所述推杆与所述密封主体外周侧上固定的直线步进电机相连，所述测距仪以及直线步进电机均与所述自动控制单元信号连接；在发电机组空间环境中还设有油雾浓度监测单元，所述油雾浓度监测单元与所述自动控制单元信号连接；

当通过所述油雾浓度监测单元得知油雾浓度超出设计值时，自动控制单元会通过指令驱动智能控制密封环达到理想的密封间隙数值，来降低环境油雾浓度。

所述的发电机组轴承油槽智能在线监测方法，其中：在密封主体的轴向外侧还固定有环形的外罩，所述外罩与转轴的外周侧之间通过开度调节器相接，从而在外罩与密封主体之间形成密封腔室；在转轴外周侧对应于密封腔室的位置均匀固定有多个叶片，所述叶片随着转轴的转动而能够形成风压，所述风压能够将空气由开度调节器位置吸入密封腔室，使密封腔室内形成正压；在密封腔室上设有自动压力调节阀，所述自动压力调节阀与所述自动控制单元信号连接，能够将密封腔室内超压的气体排出，使密封腔室内的正压值处于设定范围内；

当通过所述油雾浓度监测单元得知油雾浓度超出设计值时，自动控制单元会通过指令调整所述开度调节器的开度以及所述自动压力调节阀的开度，来使叶片送入密封腔室的压力大小满足规定的设计值。

所述的发电机组轴承油槽智能在线监测方法，其中：在所述外罩上安装有密封腔压力传感器，所述密封腔压力传感器能够检测密封腔室内部的压力；所述密封腔压力传感器与所述自动控制单元信号连接；

当通过密封腔压力传感器得知密封腔室的压力超出设计值时，自动控制单元通过指令驱动所述自动压力调节阀和/或所述开度调节器动作，将密封腔室的压力调节到设计值以内。

本发明的优点在于，能够对密封部件与转轴之间的密封间隙和温度及油槽内的温度和压力进行实时监测，同时对油雾的浓度及磨损物的粉尘浓度进行实时监测，并采用有效的控制措施对出现的问题进行实时解决，从而达到最理想的密封效果。

附图说明

图1是本发明智能在线监测系统的整体结构示意图。

图2是压力平衡装置的安装示意图。

附图标记说明：1转轴；2密封主体；3外罩；4自调节密封环；5智能执行机构；6测距仪；7温度传感器；8推杆；9柔性密封板；10定位挡板；11叶片；12开度调节器；13槽内压力传感器；14自动压力调节阀；15自动控制单元；16端面螺栓；17压力平衡装置；18密封间隙监测单元；19密封温度监测单元；20密封腔压力传感器；21油雾浓度监测单元；22智能控制密封环；23多级弹性密封环；24槽外压力传感器；25弹簧；26磁石；A油槽。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种发电机组轴承油槽智能在线监测系统，所述发电机组轴承具有转轴1及安装在转轴1外周侧的环形的密封主体2，密封主体2的轴向内侧为油槽A，密封主体2通过端面螺栓16与发电机组固定连接；

所述密封主体2靠近转轴1的内环侧具有三圈密封结构，位于轴向内侧的所述密封结构包括自调节密封环4与柔性密封板9；位于轴向外侧的所述密封结构包括柔性密封板9、自调节密封环4以及定位挡板10；位于中间的所述密封结构包括柔性密封板9、智能控制密封环22以及多级弹性密封环23；

其中，所述自调节密封环4采用圆周多段结构形式，可手动或自动调节其与转轴1之间的间隙；

所述柔性密封板9自动充气鼓起与转轴1紧密贴合，进一步阻挡油雾逸出，尤其风压增大时，可使柔性密封板9与转轴1之间贴合更加紧密，有效防止油雾逸出；

所述定位挡板10的自动定位作用，能够提高元器件的安装精度，又能起到密封作用，不磨损转轴1；

所述多级弹性密封环23由多个丝状物组成，每个丝状物均具有对应的弹性，从而与转轴1之间形成近似无穷点接触形式密封，可有效阻挡油雾逸出；

所述智能控制密封环22具有绕所述转轴1均布的多个密封体，各密封体上连接有测距仪6、温度传感器7以及推杆8，所述测距仪6能够获得对应密封体与转轴1之间的间隙数据，所述温度传感器7能够获得对应密封体的温度数据，所述推杆8的一端与所述密封体相连，另一端与所述密封主体2外周侧上固定的智能执行机构5(优选为直线电机)相连，所述测距仪6、温度传感器7以及智能执行机构5均与自动控制单元15信号连接，所述自动控制单元15根据所述测距仪6、温度传感器7收集的信息，指令所述智能执行机构5通过推杆8驱动所述密封体沿径向伸缩，调节各密封体与转轴1之间的间隙。具体来说，所述测距仪6可以实时监控对应密封体与转轴1之间的间隙，使间隙保持在设计值范围中，使密封更加可靠；而在转轴1运行过程中，一旦温度传感器7监测到密封体的温度超出设定值时，温度传感器7会发出有效信号到自动控制单元15，自动控制单元15命令智能执行机构5动作，比如适度加大密封体与转轴1之间的间隙，减少摩擦以利于降温。

当然，所述推杆8与所述密封体相连的一端并非死连接，而是有一定的活动裕度，以免密封体与转轴1之间发生刚性碰撞，又为了使密封体与转轴1之间具有适度的接触力，在密封体相背于转轴1一侧还设有弹簧25和/或磁斥力机构(如磁石26)，如图2所示。

如图1所示，在密封主体2的轴向外侧还固定有环形的外罩3，所述外罩3与转轴1的外周侧之间通过开度调节器12相接，从而在外罩3与密封主体2之间形成密封腔室；为了提高密封效果，在转轴1外周侧对应于密封腔室的位置均匀固定有多个叶片11，所述叶片11随着转轴1的转动而能够形成风压，所述风压能够将空气由开度调节器12位置吸入密封腔室，使密封腔室内形成正压；在密封腔室上设有自动压力调节阀14，所述自动压力调节阀14与所述自动控制单元15信号连接，能够将密封腔室内超压的气体排出，使密封腔室内的正压值处于设定范围内，凭借该正压值，可有效地抑制油槽A内的油雾逸出，起到良好的密封效果。

其中，所述开度调节器12连接有密封间隙监测单元18与密封温度监测单元19，所述密封间隙监测单元18与所述自动控制单元15信号连接，能够自动或手动调节所述开度调节器12的开度大小，从而调节叶片11随转轴1旋转时产生的风压大小；而且，在所述外罩3上安装有密封腔压力传感器20，能够检测密封腔室内部的压力，所述密封腔压力传感器20与所述自动控制单元15信号连接，配合所述密封间隙监测单元18以及所述开度调节器12，能够使密封腔室内的压力始终在设定值范围内；而所述密封温度监测单元19能够实时监测开度调节器12位置的温度，其与所述自动控制单元15信号连接，使密封腔室的温度处于设定值范围内，保证机组安全稳定运行。

如图1所示，在所述密封主体2上安装有槽内压力传感器13，在密封主体2以及外罩3外安装有槽外压力传感器24，分别能够检测油槽A内部以及油槽A外部的压力；在所述密封主体2上安装有压力平衡装置17(如图2所示)，所述槽内压力传感器13、槽外压力传感器24以及压力平衡装置17均与所述自动控制单元15信号连接；

当油槽A内外压力出现不平衡状态时，自动控制单元15通过指令驱动压力平衡装置17动作，使油槽A内外压力达到平衡状态，阻止油雾向外逸出；当密封腔室的压力超出设计值时，自动控制单元15通过指令驱动所述自动压力调节阀14和/或所述开度调节器12动作，将密封腔室的压力调节到设计值以内。

其中，所述压力平衡装置17内设风机与过滤装置，当油槽A内压力大于油槽A外压力时，压力平衡装置17内部的风机工作，把油槽A内的油雾向外吸出，同时压力平衡装置17内部设有过滤装置，可有效过滤油槽A内的油雾，保证排出的气体为干净的空气，以此来维持油槽A内外压力平衡。当油槽A内压力低于油槽A外压力时，压力平衡装置17内的风机停止工作，依靠过滤装置自然维持油槽A内外压力平衡即可。

如图1所示，在发电机组空间环境中还设有油雾浓度监测单元21，以实时监测油雾浓度，其与自动控制单元15信号连接，当油雾浓度超出设计值时，自动控制单元15会通过指令驱动智能控制密封环22达到理想的密封间隙数值，同时又通过调整所述开度调节器12的开度和/或所述自动压力调节阀14的开度，来使密封腔室的压力大小满足规定的设计值，使整套密封装置达到最理想的密封效果。

上述实施例中：

所述密封主体2的材料采用轻便坚固的AZCX21D牌号合金，比重1.5，相比传统的铝合金材料，重量轻约45％，方便产品的安装、调整、维修、维护；

所述自调节密封环4采用多等分结构，密封环按圆周方向等分成若干偶数等份，其材料，选用了非金属高分子合成材料，具有良好的绝缘性能、耐油、耐高温、耐老化、耐化学腐蚀等特性，并且具有良好自润滑功能，磨擦系数极小。

所述柔性密封板9气密封板具有优良的自润滑性能，磨擦系数极小，耐高温、耐磨擦。在上腔室送入下腔室风压的作用下，向下弯曲的气密封板可自动与转轴1紧密贴合，达到最佳的密封状态，特别在风压增大时，可使气密封板与转轴1之间贴合更加紧密，有效防止油雾逸出。

所述定位挡板10在安装时起到自动定位作用，又能起到密封作用，在机组运行时对转轴1无损伤。

本发明提供的智能在线监测系统，可实时监测密封部件与转轴1之间的间隙和温度，同时可监测整套密封系统的压力及机组空间环境的油雾浓度大小，可进行在线视频、查看监控录像。智能在线监测系统是一个简单而可靠的监测系统，可手动或自动调节系统内间隙、压力大小，也可远程控制，运行控制程序简单易操作，充分满足了智能化电站的需求。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发电机组轴承油槽智能在线监测系统，所述发电机组轴承具有转轴及安装在转轴外周侧的环形的密封主体，密封主体的轴向内侧为油槽，所述密封主体靠近转轴的内环侧具有密封结构；其特征在于：

在所述密封主体上安装有槽内压力传感器，在发电机组空间环境中安装有槽外压力传感器，在所述密封主体上安装有与油槽相连通的压力平衡装置，所述槽内压力传感器、槽外压力传感器以及压力平衡装置均与自动控制单元信号连接。

2.根据权利要求1所述的发电机组轴承油槽智能在线监测系统，其特征在于：所述密封主体靠近转轴的内环侧具有数圈密封结构，其中一圈所述密封结构具有智能控制密封环；所述智能控制密封环具有绕所述转轴均布的多个密封体，各密封体上连接有测距仪以及推杆，所述测距仪能够获得对应密封体与转轴之间的间隙数据，所述推杆与所述密封主体外周侧上固定的直线步进电机相连，所述测距仪以及直线步进电机均与所述自动控制单元信号连接；

在发电机组空间环境中还设有油雾浓度监测单元，所述油雾浓度监测单元与所述自动控制单元信号连接。

3.根据权利要求2所述的发电机组轴承油槽智能在线监测系统，其特征在于：各密封体上连接有温度传感器，所述温度传感器能够获得对应密封体的温度数据，所述温度传感器与所述自动控制单元信号连接。

4.根据权利要求1所述的发电机组轴承油槽智能在线监测系统，其特征在于：在密封主体的轴向外侧还固定有环形的外罩，所述外罩与转轴的外周侧之间通过开度调节器相接，从而在外罩与密封主体之间形成密封腔室；在转轴外周侧对应于密封腔室的位置均匀固定有多个叶片，所述叶片随着转轴的转动而能够形成风压，所述风压能够将空气由开度调节器位置吸入密封腔室，使密封腔室内形成正压；在密封腔室上设有自动压力调节阀，所述自动压力调节阀与所述自动控制单元信号连接，能够将密封腔室内超压的气体排出，使密封腔室内的正压值处于设定范围内。

5.根据权利要求4所述的发电机组轴承油槽智能在线监测系统，其特征在于：所述开度调节器连接有密封间隙监测单元与密封温度监测单元，所述密封间隙监测单元与所述自动控制单元信号连接；而所述密封温度监测单元能够实时监测开度调节器的温度，其与所述自动控制单元信号连接，使密封腔室的温度处于设定值范围内。

6.根据权利要求4所述的发电机组轴承油槽智能在线监测系统，其特征在于：在所述外罩上安装有密封腔压力传感器，所述密封腔压力传感器能够检测密封腔室内部的压力；所述密封腔压力传感器与所述自动控制单元信号连接。

7.一种发电机组轴承油槽智能在线监测方法，其特征在于，具有如权利要求1所述的发电机组轴承油槽智能在线监测系统，所述方法包括：

当通过所述槽内压力传感器、槽外压力传感器得知油槽内外压力出现不平衡状态时，自动控制单元通过指令驱动压力平衡装置动作，使油槽内外压力达到平衡状态，阻止油雾向外逸出。

8.根据权利要求7所述的发电机组轴承油槽智能在线监测方法，其特征在于：所述密封主体靠近转轴的内环侧具有数圈密封结构，其中一圈所述密封结构具有智能控制密封环；所述智能控制密封环具有绕所述转轴均布的多个密封体，各密封体上连接有测距仪以及推杆，所述测距仪能够获得对应密封体与转轴之间的间隙数据，所述推杆与所述密封主体外周侧上固定的直线步进电机相连，所述测距仪以及直线步进电机均与所述自动控制单元信号连接；在发电机组空间环境中还设有油雾浓度监测单元，所述油雾浓度监测单元与所述自动控制单元信号连接；

当通过所述油雾浓度监测单元得知油雾浓度超出设计值时，自动控制单元会通过指令驱动智能控制密封环达到理想的密封间隙数值，来降低环境油雾浓度。

9.根据权利要求8所述的发电机组轴承油槽智能在线监测方法，其特征在于：在密封主体的轴向外侧还固定有环形的外罩，所述外罩与转轴的外周侧之间通过开度调节器相接，从而在外罩与密封主体之间形成密封腔室；在转轴外周侧对应于密封腔室的位置均匀固定有多个叶片，所述叶片随着转轴的转动而能够形成风压，所述风压能够将空气由开度调节器位置吸入密封腔室，使密封腔室内形成正压；在密封腔室上设有自动压力调节阀，所述自动压力调节阀与所述自动控制单元信号连接，能够将密封腔室内超压的气体排出，使密封腔室内的正压值处于设定范围内；

当通过所述油雾浓度监测单元得知油雾浓度超出设计值时，自动控制单元会通过指令调整所述开度调节器的开度以及所述自动压力调节阀的开度，来使叶片送入密封腔室的压力大小满足规定的设计值。

10.根据权利要求9所述的发电机组轴承油槽智能在线监测方法，其特征在于：在所述外罩上安装有密封腔压力传感器，所述密封腔压力传感器能够检测密封腔室内部的压力；所述密封腔压力传感器与所述自动控制单元信号连接；

当通过密封腔压力传感器得知密封腔室的压力超出设计值时，自动控制单元通过指令驱动所述自动压力调节阀和/或所述开度调节器动作，将密封腔室的压力调节到设计值以内。

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