水輪機主軸密封漏水的處理

許樹敏

（潮州市鳳凰水電廠，廣東 潮州515656）

0 概述

廣東省潮州市鳳凰水電廠位于廣東省潮安縣北部山區(qū)，由鳳凰水庫、一級電站和二級電站A 站、B 站組成。其中二級電站位于潮安縣歸湖鎮(zhèn)，為引水式電站，引水渠道全長15.6km，最大流量16.5m3/s，設(shè)計水頭250.8m。 二級A 站建于1968 年，目前可用裝機容量2×2160kW；二級B 站于2004 年建成投產(chǎn)，裝機容量2×12000kW。

二級電站B 站#2F 機水輪機主軸密封采用間隙式密封，投產(chǎn)時漏水不大，經(jīng)過幾年的運行后，漏水增大明顯，在豐水期滿負荷運行時，漏水量非常大，估算約有0.1m3/s，由于水壓較高，有一部分水噴到臺階上，使運行人員在正常巡視檢查水導(dǎo)軸承時，褲角和鞋全被打濕，這種情況不僅造成了水資源的嚴重浪費，而且對運行人員的人身安全構(gòu)成了嚴重的威脅，同時由于漏水的增大，造成集水井排水泵頻繁起動，縮短了排水泵的使用壽命。

1 主要技術(shù)參數(shù)

1.1 水輪機的主要技術(shù)參數(shù)

型 號：HLA542-LJ-130

額定出力：12000kW

設(shè)計流量：5.457m3/s

設(shè)計水頭：250.8m

額定轉(zhuǎn)速：750r/min

1.2 發(fā)電機的主要技術(shù)參數(shù)

型 號：SF12-8/2860

額定容量：15000kVA

功率因數(shù)：0.8

2 主軸密封的構(gòu)成和作用

2.1 主軸密封的構(gòu)成

主軸密封主要由主軸密封件、主軸密封座、定位銷釘、緊固螺釘和排水管等組成。

主軸密封件由內(nèi)、外兩個密封環(huán)構(gòu)成，內(nèi)環(huán)是不銹鋼耐磨材料，外環(huán)是鑄鋼材料，在外環(huán)的內(nèi)表面開有三個矩形槽，從下至上依次增大高度和深度，以降低漏水時的水壓，在沒開槽的內(nèi)表面澆鑄了一層巴氏合金錫作為磨損部分，以避免外環(huán)直接與內(nèi)環(huán)接觸而磨損，在最下邊的矩形槽中相對方向上鉆有兩個孔，分別連接兩條Φ25mm 的排水管，以盡量排空從頂蓋中漏上來的水。

2.2 主軸密封的作用

主軸密封的作用是有效地阻擋水流從主軸與頂蓋之間的間隙上溢，防止水輪機導(dǎo)軸承及頂蓋被淹，維持軸承和機組的正常運行。

2.3 主軸密封的技術(shù)要求

內(nèi)、外環(huán)的設(shè)計間隙值為0.4mm。

3 漏水原因分析

根據(jù)運行情況觀察和檢修情況分析，我們發(fā)現(xiàn)造成水輪機主軸密封漏水的原因主要是二級電站引水渠道沿途由于過度開墾破壞部分植被，造成水土流失，使渠道中的水含有大量泥沙，特別是在主汛期，情況尤其糟糕。 由于渠道水中的泥沙含量較高，從而導(dǎo)致進入水輪機發(fā)電的水也含有較多泥沙，其中一部分泥沙隨水流進入上下止漏環(huán)間隙，再進入頂蓋，最后從主軸密封處漏出來.由于機組的高速旋轉(zhuǎn)，水中的沙首先磨損上下止漏環(huán)，使上下止漏環(huán)間隙進一步增大，從而導(dǎo)致上下止漏環(huán)間的漏水不斷增大，頂蓋水壓不斷升高；其次泥沙使主軸密封處的外環(huán)內(nèi)表面的巴氏合金錫磨損非常嚴重，造成內(nèi)外環(huán)之間的間隙不斷增大（在機組大修時，經(jīng)過實際測量，上下止漏環(huán)間隙最小處為2mm，遠大于設(shè)計間隙）.由于間隙增大，在同樣的漏水壓力下，漏水量增大，而頂蓋水壓的不斷升高進一步增大了漏水量。

4 處理情況

在認真研究設(shè)計圖紙和資料并對有類似情況出現(xiàn)的電站進行考查后，我們認為可對水輪機主軸密封進行技術(shù)改造，并決定利用機組大修時進行。 改造方法如下：

（1）更換上下止漏環(huán)，以使其間隙符合廠家的設(shè)計要求；

（2）改裝主軸密封，在主軸密封件內(nèi)加裝一條尼龍環(huán)，尼龍環(huán)分半安裝在外環(huán)內(nèi)表面最上面的矩形槽中，以進一步減少主軸密封間隙；

（3）在外環(huán)的徑向相對方向上鉆四個孔，以向尼龍環(huán)與外環(huán)的徑向間隙中通入來自外部的壓力水，當(dāng)尼龍環(huán)的內(nèi)表面（與主軸密封內(nèi)環(huán)接觸）磨損時，由于水壓的作用，尼龍環(huán)會依然緊壓主軸密封內(nèi)環(huán)，因而不會因尼龍環(huán)的內(nèi)表面磨損造成間隙增大，由于加裝的尼龍環(huán)不會降低原主軸密封件的密封效果，在兩種密封措施的共同作用下密封效果應(yīng)該會更好。

5 結(jié)語

鳳凰水電廠二級電站B 站＃2F 機組主軸密封于2006 年12 月底改造完成，經(jīng)觀察，在機組大修后滿負荷試運行時，主軸密封處漏水非常少，頂蓋的水壓力為0.3MPa，運行二個月后，漏水量和頂蓋的水壓力均無明顯變化，符合各項技術(shù)指標(biāo)，說明技術(shù)改造是成功的。

二級B 站#2F 機組的主軸密封技術(shù)改造在不影響原密封結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，采用了價廉易購的尼龍環(huán)，尼龍是一種抗磨材料，而且在尼龍磨損后容易對其進行更換，改造后密封效果好，彌補了原設(shè)備的缺陷，改善了運行條件，降低了排水泵的日起動次數(shù)，延長了排水泵的壽命，取得了較好的經(jīng)濟效益。

［1］沈鴻.機械工程手冊：第四卷（機械設(shè)計一）、第五卷（機械設(shè)計二）、第十三卷（機械產(chǎn)品三）[M].機械工業(yè)出版社,1982.

［2］姜政權(quán).水輪機及檢修[M].職工教育出版社,1987.