推力外循環(huán)油泵接觸式密封漏油處理方案

李濤

(云南華電魯?shù)乩l(fā)電有限公司，云南 大理　671611)

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推力外循環(huán)油泵接觸式密封漏油處理方案

李濤

(云南華電魯?shù)乩l(fā)電有限公司，云南 大理671611)

摘要：對云南華電魯?shù)乩l(fā)電有限公司推力外循環(huán)油泵油封漏油問題進行分析，確定漏油原因是彈性密封失效。提出了更換新型油泵密封，并在推力外循環(huán)油泵密封腔上加裝排氣及潤滑油管的方案，實踐證明，改進后的密封更加安全、可靠。

關(guān)鍵詞：推力外循環(huán)油泵；油封；接觸式密封；漏油

1電站概況

云南華電魯?shù)乩l(fā)電有限公司位于云南省大理州賓川縣與麗江地區(qū)永勝縣交界的金沙江中游河段上，是金沙江中游河段8個梯級水電站的第7級電站，上接龍開口水電站，下臨觀音巖水電站。電站以發(fā)電為主，總裝機容量為2 160 MW，裝設(shè)6臺單機容量為360 MW的混流式水輪發(fā)電機組，正常蓄水位為1 223.0 m，電站的總庫容為17.18億m3，水庫為周調(diào)節(jié)水庫，屬一等大(1)型工程[1]。

該公司發(fā)電機由天津阿爾斯通水電設(shè)備有限公司制造，型號為SF360-60/15070。水輪機由東方電氣集團東方電機有限責(zé)任公司制造，型號為HLD563-LJ-710。6臺混流式水輪發(fā)電機組均為半傘式結(jié)構(gòu)，機組導(dǎo)軸承包括上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承、推力軸承和水導(dǎo)軸承；推力瓦為彈性金屬塑料瓦，不需專門設(shè)高壓油頂起潤滑系統(tǒng)；推力鏡板和推力頭為鍛鋼，推力頭與轉(zhuǎn)子中心體用螺拴連接[2]。

2推力外循環(huán)結(jié)構(gòu)及運行狀況

(1)推力軸承采用強迫油外循環(huán)外置水冷卻器冷卻方式，額定推力負荷為26 300 kN，最大推力負荷為27 432 kN，18塊推力瓦，推力油槽正常油量為16 m3，流量為1 344.7 L/min。軸承依靠布置在風(fēng)罩內(nèi)下機架支腿間的外循環(huán)泵供油，油泵采用2臺55 kW的螺桿油泵(電機功率為55 kW，泵軸功率為50 kW，流量為140 m3/h)，轉(zhuǎn)速小于1 000 r/min，裝設(shè)工作及備用(備用泵、備用冷卻器、備用電源)控制裝置1套，推力外循環(huán)油冷卻器為長沙東屋機電有限責(zé)任公司生產(chǎn)的SYFZ-95型管式油冷卻器。自2013年6月第1臺機組投產(chǎn)以來，該公司多次發(fā)生推力外循環(huán)油泵油封漏油情況，導(dǎo)致下機架、水機室邊墻里邊有大量油污，直接影響機組安全生產(chǎn)。

(2)推力外循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置2臺55 kW的螺桿泵，標準運行方式為1用1備，每2 h自動切換1次。正常情況下單泵運行，當油壓低或主泵故障時，輔泵自動投運。推力外循環(huán)油泵位置低于油槽3.5 m，2臺油泵與供油環(huán)管通過單向閥與150 mm供油總管連接，油槽進、出口油管管徑均為60 mm，因此出口壓力比進口壓力高0.30～0.35 MPa，主泵運行過程中輔泵的密封部位存在較大油壓。

(3)投運的6臺發(fā)電機組的推力軸承均采用外循環(huán)油冷卻方式，這種冷卻方式是將油冷卻器置于油槽外部, 通過管路與推力油槽相連, 形成油路外循環(huán)回路。也就是說，推力軸承內(nèi)的熱油通過油管路時，由推力外循環(huán)泵加壓進入5組管式散熱器冷卻, 冷卻后的油經(jīng)總管路及4個分支管路供油至推力油槽, 形成一個循環(huán)。

3油泵油封漏油原因分析

(1)油泵采用接觸式密封，即密封套在主軸上，導(dǎo)向套固定在主軸上，密封與主軸之間間隙過小，運行過程中，由于過盈量較大而使密封抱軸、彈簧卡阻，致使密封失去作用，大量油泄漏至油泵基礎(chǔ)內(nèi)，主軸運轉(zhuǎn)時，甩油現(xiàn)象較嚴重。同時，管道及油泵內(nèi)的空氣無法有效排除，運行過程中時常從密封壓蓋位置跑氣，對壓蓋內(nèi)O形圈及密封效果造成影響。

(2)推力外循環(huán)油泵布置在下機架內(nèi)部，機架內(nèi)部空間密閉，發(fā)電機定子、推力軸承及油泵長時間工作產(chǎn)生的大量熱量無法順暢散出，導(dǎo)致環(huán)境溫度較高，加上熱油溫度的影響，密封導(dǎo)向套熱膨脹量較大。正常工作時因為接觸式密封部位是負壓，油泵密封部位不會漏油，但當油泵切換運行或機組停運后，由于熱脹冷縮的作用，導(dǎo)向套與主軸之間過盈量增大，使其抱軸更緊，卡阻加重，接觸式油封無法接觸，漏油量增大。

(3)油泵外循環(huán)在過濾器后端未設(shè)置檢修隔離閥，油泵進口側(cè)只有一個止回閥且關(guān)閉不嚴，致使檢修油泵時無法隔斷軸承座與油泵之間的油流，更換密封前需排盡環(huán)管中近550 L的積油，耗時1 h，回裝后注油時間15 min，降低了工作效率，若遇緊急事故，搶修準備時間太長，大量排油不利于機組安全運行，從很大程度上直接影響機組的經(jīng)濟效益。

4解決方案

(1)將密封更換為新型密封，新型密封的導(dǎo)向套不固定在主軸上，并且加大了導(dǎo)向套內(nèi)徑，避免了彈性密封卡阻。

(2)在油泵密封腔與安全閥出口位置加裝一根直徑為6 mm的銅管，將密封腔與安全閥出口處連接起來(如圖1所示)，使其在首次啟動時可排除密封腔及管路的殘余氣體，并同時向密封位置輸送油流，起到潤滑及冷卻的作用，避免因排氣不到位產(chǎn)生干摩擦，從而導(dǎo)致彈性密封磨損過快。

圖1　加裝的排氣及潤滑油管

(3)外循環(huán)油泵工作時，油泵密封腔是負壓，但對另一臺油泵的密封腔形成壓力，現(xiàn)場處理時發(fā)現(xiàn)2組油泵之間無法隔離，無法在機組運行中更換密封裝置。結(jié)合現(xiàn)場實際情況，在濾油器出口位置加裝DN 150 mm的手動檢修閥，平時常開，密封漏油時關(guān)閉隔離閥，實現(xiàn)機組運行中更換接觸式密封。

5結(jié)束語

采取以上措施后，密封易抱軸、卡阻的現(xiàn)象已消除，新密封因為加裝了排氣及潤滑油管，使用壽命達到8 000 h，大大提高了油泵的可靠性，現(xiàn)場未發(fā)現(xiàn)漏油情況。油泵因為加裝了排氣及潤滑油管，減輕了維護人員的工作量，為機組推力外循環(huán)油泵技術(shù)改造積累了經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]中國水電顧問集團西北勘測設(shè)計研究院.金沙江魯?shù)乩娬竟こ炭尚行匝芯繄蟾鎇R].西安：中國水電顧問集團西北勘測設(shè)計研究院，2008.

[2]水輪機基本技術(shù)條件：GB/T 15468—2006[S].

(本文責(zé)編：劉芳)

收稿日期：2015-05-26；修回日期：2016-02-25

中圖分類號：TH 17

文獻標志碼：B

文章編號：1674-1951(2016)03-0064-02

作者簡介：

李濤(1972—)，男(彝族)，云南蒙自人，水輪機檢修技師，助理工程師，注冊安全工程師，從事水輪機機械檢修工作(E-mail:196056826@qq.com)。