水輪機(jī)主軸密封更換的捷徑

楊春華，楊 忠，陳來(lái)新

(大理供電局西洱河電廠，云南 大理 671000)

水力發(fā)電廠水輪機(jī)的主軸密封是水輪機(jī)的一道重要保護(hù)裝置。密封裝置的工作條件決定了它必然會(huì)有磨損或漏水。如果主軸密封漏水嚴(yán)重，會(huì)使水導(dǎo)軸承進(jìn)水，油質(zhì)劣化，發(fā)出“水導(dǎo)油位過高”信號(hào)，甚至?xí)蜎]水導(dǎo)軸承，造成停機(jī)事故，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成威脅。因此，水輪機(jī)的主軸密封裝置需要經(jīng)常檢修或更換。由于水輪機(jī)主軸密封一般裝設(shè)在主軸法蘭的上方，地方狹窄，照明不足，檢修工作條件較差。因此，在設(shè)計(jì)上要求密封裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、容易檢修、便于更換；在檢修中要求保證質(zhì)量，盡量延長(zhǎng)檢修的周期。

水輪機(jī)主軸密封裝置的形式很多，各有優(yōu)缺點(diǎn)。但就是同一種形式的密封，裝在不同的水電站，其止水性能和使用壽命往往也不一樣。因此，各水電廠在水輪機(jī)主軸密封裝置的檢修中，應(yīng)根據(jù)具體情況具體分析的原則，制訂出適合電廠實(shí)際的檢修措施，探索出方便快捷的檢修方法。一旦主軸密封損壞、需要檢修或更換時(shí)，電廠能在較短的時(shí)間內(nèi)檢修或更換完畢，保證機(jī)組盡快投入運(yùn)行，避免機(jī)組被迫停運(yùn)事故的發(fā)生，保證密封裝置有良好的止水效果和較長(zhǎng)的使用壽命，保證機(jī)組安全、穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行。

1 主軸密封結(jié)構(gòu)

西洱河電廠1，2，3，4級(jí)電站，共裝設(shè)13臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，主軸密封全部使用V型邊矩形橡膠端面結(jié)構(gòu)的密封裝置，如圖1所示。

在運(yùn)行中常出現(xiàn)水輪機(jī)主軸密封橡膠圈磨損、燒壞的情況。一旦出現(xiàn)這種情況，水輪機(jī)主軸漏水就會(huì)增大；嚴(yán)重時(shí)機(jī)坑噴水，大量的主軸漏水噴到水導(dǎo)軸承油盆里，使?jié)櫥腿榛?，軸瓦溫度升高。如果此時(shí)再遇到機(jī)坑排水不暢或排水口堵塞，漏水就會(huì)漫過機(jī)坑，流到水機(jī)層地面上，水導(dǎo)軸承的油也會(huì)隨著漏水漂流到地面上，可能發(fā)生直流系統(tǒng)接地、短路，水導(dǎo)軸承瓦溫升高導(dǎo)致緊急停機(jī)事故。當(dāng)發(fā)生上述情況時(shí)，就必然要更換水輪機(jī)主軸密封。

2 主軸密封漏水增大的主要原因

(1) 潤(rùn)滑水質(zhì)較差、水中含沙量大、導(dǎo)致橡膠密封圈過度磨損，使主軸密封漏水增大。

(2) 密封水壓調(diào)整過大，增加橡膠密封面與小轉(zhuǎn)環(huán)之間的磨損，降低使用壽命。

(3) 由于水污染嚴(yán)重，水中固形漂浮物增多，固形漂浮物卡在橡膠密封圈和小轉(zhuǎn)環(huán)之間，使主軸漏水增大。

(4) 由于小轉(zhuǎn)環(huán)是分瓣組裝的，如果加工面光潔度不夠或者組裝得不好，結(jié)合面有錯(cuò)口(與橡膠密封圈的摩擦面不在同一個(gè)平面上)，就會(huì)加速橡膠密封面與小轉(zhuǎn)環(huán)之間的磨損，降低使用壽命。

(5) 由于某種原因，潤(rùn)滑水源中斷，橡膠密封圈卡在槽內(nèi)不能下落,造成橡膠密封圈與小轉(zhuǎn)環(huán)干摩擦而燒損。

(6) 在機(jī)組甩負(fù)荷或緊急停機(jī)、導(dǎo)水葉快速關(guān)閉時(shí)，由于水流慣性的作用，在轉(zhuǎn)輪室和尾水管段產(chǎn)生脫流，使轉(zhuǎn)輪室內(nèi)出現(xiàn)真空，主軸密封供水中斷(頂蓋供水時(shí))。當(dāng)尾水倒灌時(shí)，產(chǎn)生抬機(jī)現(xiàn)象。此時(shí)橡膠密封圈在抬機(jī)壓力作用下，與小轉(zhuǎn)環(huán)強(qiáng)硬摩擦而燒損。

3 正常更換主軸密封的作業(yè)步驟

當(dāng)主軸密封損壞漏水增大，危及機(jī)組安全運(yùn)行時(shí)，必須立即更換主軸密封。正常更換主軸密封的作業(yè)步驟如下：

(1) 停止機(jī)組運(yùn)行，并做好防止機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)的措施。全關(guān)蝶閥、旁通閥、導(dǎo)葉，投入導(dǎo)葉接力器鎖錠。

(2) 主軸定位，防止位移。用對(duì)稱的4塊下導(dǎo)軸瓦抱緊主軸；在主軸定位中，要注意百分表的讀數(shù)；主軸固定后，百分表應(yīng)“調(diào)零”。

(3) 拆下水導(dǎo)軸承溫度計(jì)、油位信號(hào)器、冷卻水管接頭、上油盆蓋等附件。

(4) 抽出水導(dǎo)油盆內(nèi)的透平油。

(5) 拆出水導(dǎo)軸承冷油器、上油盆。

(6) 按程序拆出水導(dǎo)軸承及下油盆蓋。

(7) 解脫導(dǎo)葉接力器推拉桿與控制環(huán)的銷子。

(8) 解開雙連臂，吊起控制環(huán)和支持環(huán)。

(9) 拆出轉(zhuǎn)動(dòng)油盆。

(10) 拆卸小轉(zhuǎn)環(huán)，將其分解成2瓣取下。

(11) 取出主軸密封。

(12) 清潔水導(dǎo)油盆等。

(13) 更換密封圈，然后按照導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和水導(dǎo)軸承安裝調(diào)整工序裝復(fù)上述部件，安裝程序與拆卸程序剛好相反。其間還要復(fù)核導(dǎo)葉間隙、軸承間隙等。

1992年8月，1級(jí)電站1號(hào)機(jī)組大修完成后，開機(jī)試運(yùn)行。水輪機(jī)在開始運(yùn)轉(zhuǎn)的幾分鐘后，在發(fā)電機(jī)層就聞到一股非常濃烈的橡膠焦臭味。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，1號(hào)機(jī)水車室內(nèi)濃煙滾滾。采取緊急停機(jī)，待濃煙消散后，檢查為主軸密封燒壞，決定辦理大修工作延期手續(xù)。按照上述步驟更換主軸密封，10個(gè)檢修人員輪流加班搶修，用了30多h才把主軸密封換好。

4 HL160-LJ-140型水輪機(jī)主軸密封快速更換

云南電網(wǎng)公司大理供電局西洱河電廠主要承擔(dān)著大理地區(qū)電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻和調(diào)相任務(wù)，機(jī)組運(yùn)行時(shí)段都是在負(fù)荷高峰期。由于洱海是多年調(diào)節(jié)的天然水庫(kù)，西洱河電廠的主要發(fā)電任務(wù)都是在每年的3～5月。當(dāng)運(yùn)行中的機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，由于電廠的特殊性，很難申請(qǐng)停機(jī)處理缺陷；但如果不及時(shí)消缺，小缺陷就會(huì)發(fā)展成為大事故。即使值班調(diào)度員同意電廠的消缺申請(qǐng)，所給的消缺時(shí)間也很短暫，特別是像更換水輪機(jī)主軸密封這樣的工作，很難做到在給定的時(shí)間內(nèi)完成檢修任務(wù)。一旦機(jī)組強(qiáng)迫停止運(yùn)行超過8 h就要算作設(shè)備一般事故，中斷安全紀(jì)錄，接受經(jīng)濟(jì)責(zé)任考核，給電網(wǎng)安全運(yùn)行造成威脅和電廠造成經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)這些要求檢修時(shí)間短、工作量大、技術(shù)含量高的檢修工作，作為檢修人員，必須想盡辦法，根據(jù)具體情況具體分析的原則，制定出適合本廠實(shí)際的檢修措施，探索方便、快捷、安全、優(yōu)質(zhì)的檢修方法，以保證機(jī)組盡快投入運(yùn)行，避免發(fā)生機(jī)組被迫停運(yùn)的設(shè)備事故。

對(duì)HL160-LJ-140型水輪機(jī)，經(jīng)長(zhǎng)期的檢修維護(hù)工作總結(jié)出了一套快速更換主軸密封的方法，該方法不用拆開雙連臂、水導(dǎo)軸承、支持環(huán)和控制環(huán)等部件。因?yàn)檫@種機(jī)組的支持環(huán)和控制環(huán)在180°的方向上開有2個(gè)窗口,支持環(huán)窗口400 mm×200 mm，控制環(huán)窗口560 mm×280 mm，而小轉(zhuǎn)環(huán)是卡在大軸上隨著大軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，只要機(jī)組停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，手動(dòng)調(diào)整導(dǎo)葉開度，將支持環(huán)和控制環(huán)的2個(gè)窗口重合，檢查小轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)接合面是否在支持環(huán)和控制環(huán)窗口的中間便于拆卸的位置處，如圖2所示。如果不在中間位置，則需要重新調(diào)整。將機(jī)組慢速轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度就剎車,使小轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)接合面停留在支持環(huán)和控制環(huán)窗口的中間便于拆卸的位置，然后做好防止機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)的措施，關(guān)閉調(diào)速器壓力油源，準(zhǔn)備好照明燈具和專用工具，將手伸進(jìn)控制環(huán)與支持環(huán)的兩個(gè)窗口內(nèi)，拆開小轉(zhuǎn)環(huán)組合螺絲，將其分解成兩瓣，用起子或撬棍撬出舊的橡膠密封圈，清潔密封座，塞進(jìn)新的橡膠密封圈，裝復(fù)小轉(zhuǎn)環(huán)，不到3 h就能更換完畢，可謂是快速高效，省時(shí)省力。更重要的是可以在值班調(diào)度員給定的時(shí)間內(nèi)按時(shí)、按質(zhì)完成設(shè)備搶修任務(wù)，避免了考核事故，增加了安全記錄，保證了電網(wǎng)安全運(yùn)行。

2007-04-26，西洱河2級(jí)電站2號(hào)水輪機(jī)主軸密封損壞，大量的主軸漏水噴到水導(dǎo)軸承油盆里，使?jié)櫥腿榛S瓦溫度升高。申請(qǐng)緊急停機(jī)，消除缺陷。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，需要更換主軸密封。向值班調(diào)度員提出停機(jī)搶修申請(qǐng)，但是在負(fù)荷高峰期，值班調(diào)度員同意申請(qǐng)，但只給4 h的搶修時(shí)間。采用了新方法更換主軸模范，只用了3 h，就完成了主軸密封的更換。如果按正常更換水封的作業(yè)程序根本不可能按時(shí)完成任務(wù)。

用上述方法更換水輪機(jī)主軸密封，避免了考核事故，保證了電網(wǎng)的安全運(yùn)行，還極大地縮短了搶修時(shí)間，減少勞動(dòng)強(qiáng)度。這是一個(gè)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,值得推廣的檢修方法。

5 注意事項(xiàng)

(1) 橡膠密封圈在廠家出廠時(shí)是一個(gè)完整的圓圈，更換時(shí)要把它鋸斷，并根據(jù)機(jī)組的旋轉(zhuǎn)方向鋸割搭接口，搭接口應(yīng)鋸成30°～45°角，安裝時(shí)上搭口的方向應(yīng)與機(jī)組旋轉(zhuǎn)方向一致，如圖3所示。

(2) 新的橡膠密封圈往往由于澆鑄的原因，潤(rùn)滑水孔不通，因此安裝前應(yīng)該仔細(xì)檢查橡膠密封圈上的潤(rùn)滑水通孔是否暢通，如有不通的孔應(yīng)將其疏通，并在密封面上開一條5～10 mm寬，3～5 mm深的引水溝槽，以免燒損密封圈。

(3) 裝好密封圈后，要仔細(xì)檢查橡膠密封圈能否在密封槽內(nèi)上下移動(dòng),應(yīng)能通過密封水壓的調(diào)整,來(lái)調(diào)節(jié)密封圈與小轉(zhuǎn)環(huán)的壓力。

(4) 全部裝復(fù)后，應(yīng)進(jìn)行通水試驗(yàn)，調(diào)整密封供水壓力，檢查密封效果，允許有少量的漏水。

6 結(jié)束語(yǔ)

西洱河電廠2級(jí)和4級(jí)電站共裝有8臺(tái)型號(hào)為HL160-LJ-140型水輪機(jī)，可以用上述方法更換水輪機(jī)主軸密封，或者說只要支持環(huán)和控制環(huán)上開有窗口，通過調(diào)整導(dǎo)葉開度，能將支持環(huán)和控制環(huán)的窗口重合，就能拆卸小轉(zhuǎn)環(huán)的機(jī)組，都可以用上述方法更換主軸密封。

根據(jù)電廠實(shí)際設(shè)備情況，制定檢修措施，探索方便快捷的檢修方法，能避免設(shè)備強(qiáng)迫停止運(yùn)行事故，能贏得事故搶修時(shí)間，保證機(jī)組和電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行。收到了顯著的社會(huì)效益、安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。