某電廠水輪機密封裝置漏水原因分析及處理

文興全

（廣東粵電長湖發(fā)電有限責任公司，廣東 英德513021）

1 引言

某水電廠1號水輪發(fā)電機組為立軸軸流轉(zhuǎn)漿式機組，于2013年9月完成增容改造，改造后水輪機型號為ZZD642-LH-450，額定功率為43.34 MW，額定水頭為28.00 m，額定轉(zhuǎn)速為150 r/min。至2015年初，該機組共出現(xiàn)了3次因主軸漏水過大而被迫停機檢修的問題，針對這一頻繁出現(xiàn)的問題，電廠組織人員對此進行深入分析研究，找出了問題原因，對密封裝置進行現(xiàn)場檢修處理，徹底解決了密封裝置漏水過大問題，提高了設(shè)備運行穩(wěn)定性、可靠性。

2 主軸密封裝置介紹

主軸密封裝置是水輪機的一道重要保護，當密封裝置漏水嚴重時，將會導致水淹水導軸承，甚至是水淹廠房的嚴重事故，結(jié)構(gòu)合理、工藝優(yōu)良的密封裝置是水輪發(fā)電機組安全、穩(wěn)定運行的重要保障，某水電廠在2013年增容改造時，將原密封裝置一并進行了更換。

2.1 運行密封裝置

某水電廠1號水輪機運行密封為可調(diào)水壓式端面密封，詳見圖1所示。密封活塞圈材質(zhì)為丁晴橡膠，密封環(huán)采用0 Gr18 Ni9不銹鋼板，密封水壓在0.05～0.20 MPa之間調(diào)整，為排除密封漏水的積水，設(shè)有浮子信號裝置，控制積水水位及排水泵的啟動和停止[1]。

2.2 檢修密封裝置

某水電廠1號水輪機檢修密封裝置為空氣圍帶式結(jié)構(gòu)，詳見圖1所示。為防止檢修運行密封和較長時間停機時尾水倒灌而設(shè)置，在機組停機后圍帶充0.5～0.7 MPa壓縮空氣來封水，在機組啟動前撤除壓縮空氣，防止意外磨損檢修密封的空氣圍帶[1]。

圖1 密封裝置裝配簡圖

3 缺陷現(xiàn)象及原因分析

3.1 缺陷現(xiàn)象

（1）新密封裝置投入運行不久，運行中發(fā)現(xiàn)頂蓋水位異常升高，頂蓋備用抽水泵啟動仍然不能抽低水位。電廠立即采取緊急措施抽低尾水后，拆卸密封裝置檢查發(fā)現(xiàn)運行密封橡膠活塞圈磨損導致漏水過大。

（2）機組運行時圍帶排氣孔有水流出，停機時尾水倒灌致頂蓋水位異常升高。電廠立即采取緊急措施抽低尾水后，拆卸密封裝置后檢查發(fā)現(xiàn)檢修密封空氣圍帶穿孔。

3.2 原因分析

（1）關(guān)于運行密封裝置活塞圈異常磨損問題。電廠組織技術(shù)人員進行現(xiàn)場檢查并分析原因：由于此類水壓式端面密封結(jié)構(gòu)是國內(nèi)普遍使用且技術(shù)成熟的產(chǎn)品，裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計不存在問題；運行時的水壓均是按照設(shè)計要求進行調(diào)整和控制的，也不存在水壓過大造成磨損的問題。最可能存在的問題有：①密封供水水質(zhì)太差，或者密封供水水量、水壓不足，在開機時不能及時供水將活塞圈迅速頂起而導致尾水倒灌至密封水腔，有較大堅硬的砂石或其他異物進入密封活塞圈工作面，導致了這種較大面積的撕裂狀磨損；②密封活塞材質(zhì)選擇不合理，應(yīng)選擇耐候性、耐磨性、耐油性更好的材質(zhì)。

（2）關(guān)于檢修密封空氣圍帶磨損穿孔的問題。電廠組織技術(shù)人員詳細檢查，深入分析，可能存在的問題有：①開停機流程設(shè)計有缺陷，開機時圍帶氣壓撤除過晚、停機時圍帶氣壓投入過早，從而造成了空氣圍帶磨損；②空氣圍帶與主軸安裝間隙過小，運行中主軸正常擺動造成磨損；③空氣圍帶槽加工尺寸與圍帶尺寸配合不合理；④空氣圍帶材質(zhì)選擇不合理，應(yīng)選擇耐磨性、耐候性更好的材質(zhì)。

4 現(xiàn)場檢修與處理

4.1 現(xiàn)場檢測

將密封裝置拆卸后，現(xiàn)場通過查閱資料、肉眼觀察、氣壓試驗、尺寸測量等方法進行了以下檢測：①查閱監(jiān)控流程，經(jīng)查閱監(jiān)控流程后，確認開、停機流程時空氣圍帶撤除、投入壓縮空氣流程符合設(shè)計要求。②目測，發(fā)現(xiàn)主軸（轉(zhuǎn)環(huán)以下）表面、空氣圍帶座、密封支架均銹蝕嚴重；現(xiàn)場技術(shù)供水水質(zhì)較差，存在較多泥沙。③氣壓試驗，新圍帶通氣觀察圍帶鼓起情況，當氣壓在0.1 MPa時，即發(fā)現(xiàn)圍帶有明顯的鼓起現(xiàn)象。④尺寸測量，經(jīng)電廠技術(shù)人員與廠家服務(wù)人員共同測量確認尺寸見表1。

通過現(xiàn)場進行檢測后，分析出造成密封裝置多次漏水的主要原因有以下幾種：①密封水水質(zhì)較差，達不到設(shè)計要求；②裝置部件實際尺寸有偏差；③密封活塞及空氣圍帶選材不合理。

表1 密封裝置相關(guān)部件尺寸測量記錄表

4.2 檢修與處理

經(jīng)過以上分析后，在2015年1月現(xiàn)場采取了以下檢修與處理措施：①運行密封裝置供水管路加裝二次過濾裝置，提高技術(shù)供水清潔度；②將運行密封供水接頭管徑加大，改為DN15的不銹鋼管接頭；③密封裝置安裝前，對主軸（轉(zhuǎn)環(huán)以下）表面、空氣圍帶座、密封支架進行除銹后，涂防銹漆兩遍；④現(xiàn)場將密封裝置各部件存在尺寸偏差的部分進行現(xiàn)場加工，現(xiàn)場加工后尺寸見下頁表2；⑤將密封活塞圈、空氣圍帶的材質(zhì)由原來的丁晴橡膠更換為氯丁橡膠。

表2 密封裝置相關(guān)部件現(xiàn)場加工后尺寸測量記錄表

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

某電廠密封裝置多次出現(xiàn)漏水過大的問題，經(jīng)過相關(guān)技術(shù)人員分析原因后，采取了針對性的檢修與處理措施，投運后運行穩(wěn)定，至2017年底C級檢修，期間未出現(xiàn)因密封裝置漏水問題造成的機組非計劃停運?？梢姳敬蔚默F(xiàn)場檢修與處理是合理且有效的，也大大提高了設(shè)備運行的穩(wěn)定性、可靠性。

5.2 建議

水電廠在開展技術(shù)改造項目時，應(yīng)嚴把質(zhì)量關(guān)，對于可能影響質(zhì)量偏差的各環(huán)節(jié)提前做好風險分析，并制定控制措施，做好全過程的質(zhì)量控制。不能過分相信設(shè)備廠家的口頭質(zhì)量承諾，確保改造設(shè)備一次性成功，避免類似問題重復(fù)出現(xiàn)。