水泵水輪機(jī)導(dǎo)葉軸套漏水的分析與改進(jìn)方法

陳 前，石 飛

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 杭州310006）

1 引言

抽水蓄能電站在電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰調(diào)頻作用，機(jī)組啟停頻繁，在機(jī)組常年運(yùn)行過(guò)程中，過(guò)流部件與外側(cè)的頂蓋等部件之間容易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，導(dǎo)致排水泵頻繁啟停，影響設(shè)備健康水平。本文以某抽水蓄能電站水泵水輪機(jī)導(dǎo)葉中軸套出現(xiàn)的不同程度漏水現(xiàn)象，分析導(dǎo)葉中軸套機(jī)械機(jī)構(gòu)及其漏水原因，并舉出處理與改進(jìn)的方法，對(duì)水電站導(dǎo)葉軸套漏水現(xiàn)象的處理具有一定的借鑒意義。

2 現(xiàn)象描述

2018年期間某抽水蓄能電站4號(hào)機(jī)組頂蓋出現(xiàn)積水現(xiàn)象，頂蓋排水泵啟停頻繁，電站運(yùn)維人員現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)4號(hào)機(jī)組12號(hào)導(dǎo)葉中軸套漏水，漏水量約0.5 m3/h。

3 原因分析

導(dǎo)葉軸套共分為3個(gè)部分：導(dǎo)葉軸承上部軸套、導(dǎo)葉軸承中部軸套、導(dǎo)葉軸承下部軸套。每一部分的軸承都有相對(duì)應(yīng)的軸套、抗磨板及密封圈。導(dǎo)葉上部軸承連接著導(dǎo)葉控制環(huán)的拐臂，與水流部分不接觸，所以導(dǎo)葉上軸套不存在漏水現(xiàn)象。導(dǎo)葉中部軸承位于活動(dòng)導(dǎo)葉上方，導(dǎo)葉中軸套起到固定軸承、密封防水以及轉(zhuǎn)動(dòng)抗磨的作用，所以常年運(yùn)行后易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。導(dǎo)葉下部軸承將活動(dòng)導(dǎo)葉固定于底環(huán)上，導(dǎo)葉下軸套與底環(huán)接觸，因?yàn)槲挥谶^(guò)流部件下方，所以也會(huì)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。如圖1分別為導(dǎo)葉上、中、下軸承及其軸套，因?yàn)槠錂C(jī)械結(jié)構(gòu)相似，本文將以出現(xiàn)漏水現(xiàn)象的導(dǎo)葉中軸套為例，分析具體的機(jī)械機(jī)構(gòu)、出現(xiàn)漏水的可能原因以及處理改進(jìn)的方法。

3.1 導(dǎo)葉中軸套機(jī)械機(jī)構(gòu)圖紙

圖2為導(dǎo)葉中部軸承及其軸套、抗磨板及密封圈的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。

圖2 導(dǎo)葉中軸套機(jī)械結(jié)構(gòu)圖紙

（1）導(dǎo)葉中部軸承下端直接連接著活動(dòng)導(dǎo)葉，軸承直徑0.28 m，活動(dòng)導(dǎo)葉共20片。在軸承外側(cè)裝有抗磨板，用以承擔(dān)開(kāi)關(guān)導(dǎo)葉時(shí)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦。抗磨板外側(cè)用錐型抗磨內(nèi)套壓緊，錐形內(nèi)套外側(cè)上下各有2個(gè)密封圈，上下密封圈截面圓形直徑均為2.5 mm，材質(zhì)為橡膠材質(zhì)，再外側(cè)則是導(dǎo)葉中軸外套。

（2）中軸承外套下部?jī)?nèi)側(cè)裝有彈性Y型密封，Y型彈性密封圈內(nèi)側(cè)直徑0.28 m，外側(cè)直徑0.315 m，材質(zhì)為橡膠。中軸承外套外側(cè)上下各裝有兩個(gè)密封圈，截面圓形直徑均為8 mm，材質(zhì)為橡膠。

（3）導(dǎo)葉中軸內(nèi)套上端通過(guò)定位銷與軸承壓蓋連接，定位銷直徑30 mm，一周共計(jì)12個(gè)，內(nèi)套與外套上端均由導(dǎo)葉中軸承壓蓋通過(guò)螺栓（共計(jì)8個(gè)）壓緊。導(dǎo)葉軸套的內(nèi)套與外套材質(zhì)均為銅質(zhì)。

3.2 導(dǎo)葉中軸套漏水的可能原因

水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪室內(nèi)壓力高達(dá)0.6～0.7 MPa，水流在高壓的作用下沿著縫隙往外滲漏，可能原因如下（見(jiàn)圖 3）：

圖3 可能原因

（1）可能原因1：彈性Y型密封與導(dǎo)葉中軸承錐形抗磨內(nèi)套外側(cè)上下端密封圈損壞，水流在高壓下通過(guò)彈性Y型密封沿著導(dǎo)葉中軸承內(nèi)外套之間的縫隙向上，經(jīng)過(guò)導(dǎo)葉中軸承錐形抗磨內(nèi)套外側(cè)上下端密封，沿著導(dǎo)葉中部軸承壓蓋與導(dǎo)葉軸承內(nèi)外套之間的間隙、導(dǎo)葉中部軸承壓蓋與導(dǎo)葉軸承之間的縫隙向上漏水，漏至頂蓋上；

（2）可能原因2：導(dǎo)葉中軸外套外側(cè)上下密封圈損壞，水流沿著導(dǎo)葉中軸外套外側(cè)縫隙經(jīng)過(guò)導(dǎo)葉中軸外套外側(cè)上下密封圈向上漏水，沿著導(dǎo)葉中部軸承壓蓋與導(dǎo)葉軸承內(nèi)外套之間的間隙、導(dǎo)葉中部軸承壓蓋與導(dǎo)葉軸承之間的縫隙往外漏水，漏至頂蓋上；

（3）可能原因3：導(dǎo)葉中軸承壓蓋的壓緊螺栓螺紋磨損較大，高壓下水流沿著螺栓螺紋間的縫隙向上漏，流至頂蓋上；

（4）可能原因4：在Y型彈性密封圈損壞的基礎(chǔ)上，導(dǎo)葉軸承與抗磨板之間或者導(dǎo)葉中軸承內(nèi)外軸套之間金屬部件磨損、氣蝕較為嚴(yán)重導(dǎo)致縫隙變大，水流沿著縫隙向上漏水。

4 處理及改進(jìn)方法

（1）維護(hù)人員在機(jī)組檢修期間取下壓緊螺栓，發(fā)現(xiàn)壓緊螺栓螺紋磨損情況正常，螺紋槽內(nèi)無(wú)明顯損壞痕跡，無(wú)滲漏水痕跡，排除可能原因3。

（2）維護(hù)人員繼續(xù)取下軸承壓蓋，用千斤頂頂出導(dǎo)葉中軸承外軸套，發(fā)現(xiàn)彈性Y型密封圈損壞有斷口，且老化破損較為嚴(yán)重，同時(shí)導(dǎo)葉中軸承內(nèi)外軸套之間上下密封圈老化破損，即為可能原因1。

（3）維護(hù)人員在拆卸過(guò)程中同時(shí)發(fā)現(xiàn)相關(guān)金屬部件的接觸面有磨損、氣蝕現(xiàn)象，為確保機(jī)組修后可用性，使4號(hào)機(jī)組修后頂蓋不再積水，將彈性Y型密封圈、導(dǎo)葉中軸承錐形抗磨內(nèi)套外側(cè)上下端密封圈、導(dǎo)葉中軸外套外側(cè)上下密封圈共計(jì)5個(gè)密封圈全部更換。同時(shí)將金屬部件的接觸面加以打磨，使出現(xiàn)氣蝕、磨損的部位更加光滑，減小接觸面的縫隙，以防止水流漏出。

（4）機(jī)組檢修結(jié)束后回裝時(shí)為保證密封性，錐形抗磨內(nèi)套安裝時(shí)多次加壓以確保安裝到位，水流不會(huì)從錐形抗磨內(nèi)套底部流出。4號(hào)機(jī)組充水后發(fā)現(xiàn)機(jī)組導(dǎo)葉中軸套漏水情況大為改善，不存在漏水現(xiàn)象，處理方法證明成功有效。

（5）改進(jìn)方法：綜上所述，可以看出導(dǎo)葉中軸套的5個(gè)密封圈小且薄，在機(jī)組常年運(yùn)行轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，密封圈易損壞，建議：

1）可以定期檢查更換導(dǎo)葉軸套密封圈，同時(shí)在機(jī)組檢修期間對(duì)軸套的金屬接觸面進(jìn)行打磨，減少氣蝕、磨損導(dǎo)致的漏水現(xiàn)象；

2）該電站每臺(tái)機(jī)組的頂蓋排水泵只有1臺(tái)，可以考慮增設(shè)1臺(tái)頂蓋排水泵，與原有的頂蓋排水泵對(duì)稱抽水，減少頂蓋積水；

3）針對(duì)該電站的導(dǎo)葉中軸套的機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以考慮在導(dǎo)葉中部軸承壓蓋與導(dǎo)葉中軸內(nèi)套之間的間隙加裝密封圈，用以攔住往上漏的水流，或者在導(dǎo)葉中部軸承壓蓋與導(dǎo)葉軸承之間的縫隙加裝彈性密封圈，用以攔住漏往頂蓋的水流。

5 結(jié)束語(yǔ)

該抽水蓄能電站水泵水輪機(jī)導(dǎo)葉中軸套漏水現(xiàn)象出現(xiàn)后，運(yùn)維人員對(duì)導(dǎo)葉中軸套進(jìn)行了拆除檢查，更換了橡膠密封圈，處理效果較為明顯，不存在漏水現(xiàn)象。針對(duì)該電站的導(dǎo)葉中軸套機(jī)械結(jié)構(gòu)，除了定期檢查更換導(dǎo)葉軸套密封圈，打磨磨損、氣蝕的金屬部件接觸面外，本文提出以下處理與改進(jìn)措施：考慮增設(shè)1臺(tái)頂蓋排水泵，避免頂蓋排水泵啟停頻繁；在導(dǎo)葉中部軸承壓蓋與導(dǎo)葉中軸內(nèi)套之間的間隙加裝密封圈，用以攔住往上漏的水流，或者在導(dǎo)葉中部軸承壓蓋與導(dǎo)葉軸承之間的縫隙加裝彈性密封圈，用以攔住漏往頂蓋的水流。通過(guò)以上改進(jìn)與處理方法，導(dǎo)葉軸套漏水現(xiàn)象大為改善，確保了設(shè)備的穩(wěn)定健康運(yùn)行。