下橋電廠水輪機主軸密封的技術(shù)改造

1、下橋電廠水輪機主軸密封的技術(shù)改造*鐘文才(廣西河池下橋水電廠，廣西 河池 547005)摘 要：逼過対下恪電廠水唸機主軸密封的皺術(shù)改逼，介區(qū)3新密封紫畫的3仔岳理乞止謠敘果，展孑3 齋京知裝罡的可&僅如逼用僅。關(guān)鍵詞：水輪機；主軸密封；技術(shù)改造；下橋水電廠1概述水輪機主軸密封問題是當(dāng)今水輪機尚未完全克服的課題之一，目前投產(chǎn)應(yīng)用的水輪機相當(dāng)大一部分是 用活塞式端面水壓密封結(jié)構(gòu)，但密封效果不太理想，為此，筆者集思廣益設(shè)計了一種新的密封裝置，于1993 年6月對下橋電廠水倫機主軸密封進行了改造，并取得了成功。2活塞式端面水壓密封結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用情況圖1為原水輪機設(shè)計的活塞式端面水壓密封結(jié)構(gòu)，由

2、轉(zhuǎn)動環(huán)1、密封座2、密封圈3和密封蓋4組成。密 封圈3在來自外界補充的壓力水和自身的重量的作用下，緊貼在轉(zhuǎn)動環(huán)1上，當(dāng)從水輪機上下梳齒泄漏的 水到達圖示中的a腔后，受密封圈3的阻礙作用，不能直接泄往頂蓋，只能從轉(zhuǎn)動環(huán)1與密封圈3的接觸而 及密封圈3與密封座2的接觸面到達c腔再到b腔，從而經(jīng)主軸外緣直泄頂蓋。圖i活富式鋼面水a(chǎn)»sta構(gòu)1-«4環(huán)2密対用5水輪機莖細(xì)該密封結(jié)構(gòu)原設(shè)計意圖是利用密封圈3的自補作用，并且由于外界補充的壓力水的作用及其密封圈3 的獨特結(jié)構(gòu)，當(dāng)機組轉(zhuǎn)動后在離心力的作用下，會在密封圈3與轉(zhuǎn)動環(huán)1之間形成一層水膜，起到潤滑和 冷卻的效果，當(dāng)轉(zhuǎn)動環(huán)1與密封圈

3、3配合使用一定吋間后，還會磨起兩道溝槽，止漏效果更好。但實際應(yīng) 用并非如此，其原因是：(1) 安裝工藝難以掌握。從設(shè)計要求看，密封圈3必須能在密封蓋4和密封座2中間上下自由活動， 又要求其接合間隙為0. 02 mm或更小，在實際使用屮，若保證密封圈3能自由上下活動，密封間隙就會 超過設(shè)汁要求，漏水也大，若保證密封間隙在002 mm的設(shè)計范圍之內(nèi)，密封漏水是少了，但密封圈在 水屮長期浸泡，容易發(fā)脹，一遇機組抬機，很容易被密封蓋4和密封座2卡死，不能復(fù)位，漏水更大。這 兩種情況時冇發(fā)生，特別是后者危害更甚，從下橋電廠使用的情況看，1986年發(fā)生密封圈被卡死一次， 1987年一次，1989年至199

4、2年4年每年各發(fā)生2次，一但發(fā)生卡死，必須停機進行處理，處理的手段只有 刮小密封圈3的外圓或刮大密封圈的內(nèi)圓，這樣密封間隙又會超過設(shè)計要求，漏水不可能根本止住。密封 圈3被卡死之后，漏水很大，上卜梳齒泄漏的水暢通無阻直達頂蓋，抽水不及，轉(zhuǎn)動油盆和水導(dǎo)軸承就會 被水淹，造成不應(yīng)有的損失。（2）補水增加了漏水量。既要止水，又要從外界補充壓力水，從設(shè)計數(shù)據(jù)上看，密封圈3的總厚度 為50 mm80 mm,其真正起到密封止漏作用的僅有30 mm50 mm,隨著磨損，止漏面將越來越小， 外界補充的壓力水又成了第2個漏水源，增加了漏水量。在實際使用屮外界補充的密封壓力水的壓力也比 較難掌握，水壓力小了，密封

5、圈3壓不到轉(zhuǎn)動環(huán)1上，漏水會加大；水壓力大了，密封圈3壓在轉(zhuǎn)動壞1上 太緊，兩者之間形成不了水膜，又容易引起密封圈被燒°3新密封的結(jié)構(gòu)特點與作用原理3. 1新密封的結(jié)構(gòu)特點圖2是筆者為了解決水輪機主軸密封而設(shè)計的新的主軸平面密封結(jié)構(gòu)，主要由底環(huán)1、橡膠平板2、護 罩3、轉(zhuǎn)動壞4、m14螺釘（2顆）6和壓壞7組成。當(dāng)水輪機上下梳齒泄漏的水到達a腔后，形成一股向上 的壓力，橡膠平板2在壓力的作用下，緊貼在轉(zhuǎn)動環(huán)4的下部，從而達到止漏效果，壓力越大止水越好。 與原機設(shè)計的活塞式端而水壓密封結(jié)構(gòu)相比，本結(jié)構(gòu)具有以下兒大特點：（1）構(gòu)件輕巧，組裝方便，安裝 工藝要求不高；（2）密封效果好，原活

6、塞式端面水壓密封結(jié)構(gòu)是靠外界補充的壓力水達到止漏效果，本結(jié) 構(gòu)則是利用水輪機自身的漏水達到止漏密封效果，從而解決了水輪機頂蓋漏水的問題；（3）投資少。圖2水輪機主軸密封新結(jié)構(gòu)1底環(huán)2橡膠平板3護説4轉(zhuǎn)動環(huán)5主軸 m14螺釘7壓環(huán)8原密封座3. 2新密封裝置的安裝工藝和技術(shù)要求采用本密封裝置必須解決幾個問題。（1）主軸密封上而即是轉(zhuǎn)動油盆，如何利用主軸和頂蓋有限的空間，并ii在改造時不能破壞原機的 其他設(shè)備；（2）新的密封裝置如何與原機配合連接；（3）轉(zhuǎn)動環(huán)如何固定；（4）安裝時橡膠平板與轉(zhuǎn)動環(huán)的間隙多少合適。這4個問題是應(yīng)用本密封裝置成功與否的關(guān)鍵，為了解決這個問題，在設(shè)計時充分利用了原機設(shè)備

7、：在進行改造的時候，取消原機設(shè)計的密封蓋，但保留密封座，新設(shè)計的底環(huán)1利用原來的密封座的 螺孔固定在密封座上；新轉(zhuǎn)動環(huán)高度限制在15 cm左右，分兩半把合而成，兩邊把合面各有6顆m14銷 釘螺栓，起到定位和緊固作用，在新轉(zhuǎn)動環(huán)與主軸配合相應(yīng)的地方，對角配鉆24個螺孔，在主軸上不 能鉆太深，鉆2 mm深左右的盲孔即可，以起到定位和防止轉(zhuǎn)動環(huán)在轉(zhuǎn)動時上下竄動的作用；橡膠平板 與轉(zhuǎn)動壞之間的間隙設(shè)計定在0. 5 mm0. 8 mm左右，使機組轉(zhuǎn)動時能在二者之間形成一層水膜，以 起到潤滑和冷卻作用，并且在停機時不至于因為間隙過大而引起漏水大，第一次安裝時，先在兩者中間放 一把0. 5 mm的塞尺，然后

8、用電鉆在主軸上配鉆盲孔，以后安裝一般不需再作調(diào)整；護罩是為了防止機 組轉(zhuǎn)動時甩水而設(shè)置；橡膠平板使用普通耐油膠板即可，厚度為8 mm10mmo3. 3效益分析以下橋電廠應(yīng)用情況進行效益分析。下橋電廠利用本密封技術(shù)后，運行6年來效果良好，設(shè)計時預(yù)想 橡膠平板可能1至2年要更換一次，從目前的情況來看，更換一次可以使用6年以上，年度檢修時大大縮短 工期。本密封裝置結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間少，構(gòu)件輕巧，安裝方便，基本不受水輪機的水頭和型號的影響， 具有一定的推廣應(yīng)用價值，從下橋電廠目前應(yīng)用的情況來看，漏水量由改造前的60 m /h降到目前的005 m /h,隨之而來產(chǎn)生了一系列經(jīng)濟效益。(1)降低密封結(jié)構(gòu)成

9、本。原活塞式端面水壓密封結(jié)構(gòu)的密封圈和不銹鋼轉(zhuǎn)動環(huán)均是易磨件，平均每 年使用12個密封圈，34年更換一個不銹鋼轉(zhuǎn)動環(huán)，而新密封結(jié)構(gòu)，易損件僅為橡膠平板，一般可使 用5年以上，并且橡膠平板材料來源十分廣泛，不受供應(yīng)廠家的牽制，平均每年可節(jié)約資金1萬多元。(2)廠用電減少。應(yīng)用新密封結(jié)構(gòu)后，每月用于抽頂蓋漏水的電量由8600kwh降到每月100kw-h, 每年節(jié)約用電折價約17 000元。(3) 減少透平油的損耗。以1992年為例，全年因頂蓋漏水人，共發(fā)生水淹水導(dǎo)軸承12起，每次換油 150 kg,實際耗油2 400 kg,技術(shù)改造后6年多來，尚未發(fā)生過一起水淹水導(dǎo)軸承的事故，每年節(jié)約用油 折價達13 000多元。(4) 多創(chuàng)發(fā)電量。1992年發(fā)生水淹軸承12起，共停機處理15d,由于水淹軸承事故全發(fā)生在豐水季 節(jié)，每天損失發(fā)電量22萬k wh,全年共330萬kwh,以0. 2