多布水電站主軸密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和安裝工藝

陳傳坤（東方電機(jī)有限公司，四川德陽618000）

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多布水電站主軸密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和安裝工藝

陳傳坤
（東方電機(jī)有限公司，四川德陽618000）

摘要：水輪機(jī)主軸密封是水輪發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵部件之一，直接關(guān)系到機(jī)組的安全運(yùn)行、檢修周期以及電站的經(jīng)濟(jì)效益。本文主要介紹多布水電站主軸密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和安裝工藝，可為其他燈泡貫流式水輪機(jī)主軸密封的設(shè)計(jì)和安裝提供參考。

關(guān)鍵詞：多布；燈泡貫流式；密封；結(jié)構(gòu)；安裝

中圖分類號：TK730.3+25

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-5387（2016）03-0001-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.03.001

1電站概況

多布水電站是西藏自治區(qū)“十二五”能源發(fā)展規(guī)劃重點(diǎn)項(xiàng)目，位于西藏林芝縣境內(nèi)的尼洋河上，距林芝縣八一鎮(zhèn)約25 km。電站裝機(jī)容量120 MW，裝有4臺30 MW燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。電站額定水頭16.7m，最大水頭24m；機(jī)組額定轉(zhuǎn)速125r/mim，水輪機(jī)型號GZ（650）-WP-485，主軸直徑900 mm。

2主軸密封結(jié)構(gòu)

主軸密封裝配由護(hù)蓋、檢修密封座、空氣圍帶、檢修密封蓋、密封座、抗磨板、密封塊、導(dǎo)向銷、纖維編織盤根、墊環(huán)、轉(zhuǎn)環(huán)、壓蓋和集水盒等組成，見圖1。護(hù)蓋安裝在轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸螺栓上；檢修密封座/蓋和密封座安裝在導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)延伸段上；抗磨板和轉(zhuǎn)環(huán)安裝在護(hù)蓋上；護(hù)蓋、抗磨板和轉(zhuǎn)環(huán)隨主軸轉(zhuǎn)動。

主軸密封分工作密封和檢修密封，工作密封又包括徑向盤根密封和軸向端面密封。徑向工作密封的盤根為美國GORE-TEX（戈?duì)枺┕旧a(chǎn)的100 % GFO纖維編織盤根；軸向工作密封的密封塊材料為耐油耐水聚氨酯。檢修密封為傳統(tǒng)的空氣圍帶結(jié)構(gòu)，材料為氯丁橡膠。

徑向盤根工作密封通過壓蓋調(diào)整纖維編織盤根的軸向壓縮量，來改變纖維編織盤根與轉(zhuǎn)環(huán)之間的徑向壓緊量。纖維編織盤根共4圈，在第2和第3圈之間設(shè)置有墊環(huán)，清潔的密封潤滑水經(jīng)過密封座上進(jìn)水孔，由墊環(huán)引導(dǎo)至纖維編織盤根與轉(zhuǎn)環(huán)的接觸面，實(shí)現(xiàn)潤滑和冷卻作用。

圖1　主軸密封裝配

軸向水壓端面密封通過調(diào)整密封潤滑冷卻水的水壓和流量改變密封塊與抗磨板之間的軸向壓緊量。密封塊為開口件、帶卯榫接頭，密封塊設(shè)有裙邊并通過4個(gè)導(dǎo)向銷裝在密封座的環(huán)槽內(nèi)，密封塊裙邊與密封座為過盈配合，密封塊設(shè)有特定的端面尺寸和形狀，密封塊斷面尺寸和裙邊的過盈量由其受力計(jì)算和廠內(nèi)試驗(yàn)最終確定的，以保證機(jī)組運(yùn)行過程中密封塊上、下游兩側(cè)的受力均衡，并使密封塊與抗磨板之間形成穩(wěn)定的水膜以達(dá)到潤滑、冷卻和密封的作用。

抗磨板和轉(zhuǎn)環(huán)材質(zhì)都是不銹鋼、表面加工精度都高：抗磨板材質(zhì)為S135，與密封塊配合面粗糙度為0.8；轉(zhuǎn)環(huán)材質(zhì)為0Cr18Ni9，與纖維編織盤根配合面粗糙度為1.6。

3主軸密封安裝

由于檢修密封座、檢修密封蓋未分瓣，因此在轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸前將預(yù)先套在主軸上。此外，空氣圍帶安裝前，對其進(jìn)行檢漏試驗(yàn)并按圖紙檢查其尺寸。為便于后續(xù)安裝調(diào)整，導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)延伸段只進(jìn)行臨時(shí)定位。

3.1護(hù)蓋、轉(zhuǎn)環(huán)和抗磨板安裝

將2瓣護(hù)蓋和轉(zhuǎn)環(huán)分別圍繞主軸組圓，分瓣面涂抹密封膠，調(diào)整護(hù)蓋和轉(zhuǎn)環(huán)分瓣面錯(cuò)牙，特別是護(hù)蓋的抗磨板把合面和轉(zhuǎn)環(huán)的纖維編織盤根配合面。將護(hù)蓋安裝在轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸螺栓上，護(hù)蓋把合螺栓設(shè)有銅墊圈。對稱8點(diǎn)測量并調(diào)整護(hù)蓋與主軸法蘭的軸向間隙均勻一致。

將轉(zhuǎn)環(huán)安裝在護(hù)蓋上，由于受空間限制和轉(zhuǎn)環(huán)的影響，需特別注意轉(zhuǎn)環(huán)與護(hù)蓋把合螺栓的預(yù)緊，可制作特殊的彎把套筒扳手。對稱8點(diǎn)測量并調(diào)整轉(zhuǎn)環(huán)與護(hù)蓋配合止口的徑向間隙均勻一致。

抗磨板安裝前，仔細(xì)用刀口尺檢查清理抗磨板以及護(hù)蓋法蘭面的高點(diǎn)、毛刺。將4塊抗磨板逐一地安裝在護(hù)蓋上，每塊抗磨板安裝時(shí)按從中間到兩端的順序預(yù)緊不銹鋼內(nèi)六角螺釘。

3.2盤車

抗磨板安裝完成后，對護(hù)蓋、轉(zhuǎn)環(huán)和抗磨板進(jìn)行整體盤車，要求護(hù)蓋與空氣圍帶配合部位擺度不大于0.30 mm，轉(zhuǎn)環(huán)與纖維編織盤根配合部位擺度不大于0.20 mm，抗磨板與密封塊配合部位端面跳動不大于0.10 mm。

3.3檢修密封安裝

盤車合格后，將配割好的2根空氣圍帶裝入檢修密封座，保護(hù)好圍帶接頭處的O型密封圈避免損傷，2根空氣圍帶的端頭需進(jìn)行粘接。以護(hù)蓋為基準(zhǔn)調(diào)整檢修密封座、空氣圍帶和檢修密封蓋與護(hù)蓋的徑向間隙，該間隙設(shè)計(jì)值為1.5～2.0 mm，對稱8點(diǎn)測量，要求對稱點(diǎn)偏差不大于0.30 mm。檢修密封蓋安裝后，對空氣圍帶進(jìn)行保壓試驗(yàn)：試驗(yàn)壓力0.7 MPa、試驗(yàn)時(shí)間30 min，要求無泄漏。保壓試驗(yàn)過程中測量空氣圍帶與護(hù)蓋的徑向間隙，要求間隙為零，2根空氣圍帶端頭處局部允許有不大于0.40 mm的間隙。空氣圍帶排氣后復(fù)測檢修密封座/蓋及空氣圍帶與護(hù)蓋的徑向間隙。

由于檢修密封座與導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)延伸段的止口間隙較小，在調(diào)整檢修密封與護(hù)蓋徑向間隙時(shí)可通過移動內(nèi)環(huán)延伸段的方式進(jìn)行。檢修密封安裝完成后，將導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)延伸段固定并鉆鉸銷孔。

3.4密封座安裝

圍繞主軸將2瓣密封座組圓，分瓣面涂抹密封膠，調(diào)整分瓣面錯(cuò)牙。將4個(gè)導(dǎo)向銷裝入密封座；根據(jù)4個(gè)導(dǎo)向銷的定位，將密封塊裝入密封座的環(huán)槽內(nèi)，由于密封塊裙邊與密封座為過盈配合，密封塊安裝過程中可用木錘將密封塊輕輕敲進(jìn)環(huán)槽內(nèi)，測量密封塊凸出密封座的距離應(yīng)一致、偏差不大于0.50mm。密封座安裝過程中，測量并調(diào)整密封座與轉(zhuǎn)環(huán)的徑向間隙，該間隙設(shè)計(jì)值為2 mm，要求對稱點(diǎn)偏差不大于0.40 mm。密封座安裝過程中，需注意密封座上進(jìn)水孔（1個(gè)徑向工作密封、2個(gè)軸向工作密封）的方位。

3.5工作密封安裝

纖維編織盤根安裝：盤根安裝時(shí)每圈必須單獨(dú)切割，單圈安裝。將盤根纏繞在轉(zhuǎn)環(huán)上進(jìn)行配割，45°切口、切口方向與主軸旋轉(zhuǎn)方向一致、切口應(yīng)平整光滑，切割時(shí)保證盤根與轉(zhuǎn)環(huán)貼合緊密。盤根安裝時(shí)在與轉(zhuǎn)環(huán)配合面薄薄地涂抹一點(diǎn)凡士林。

為保證密封潤滑水進(jìn)入順暢并使各圈纖維編織盤根軸向壓縮量均勻，在盤根和墊環(huán)安裝過程中通過測量盤根、墊環(huán)和壓蓋到密封座端面的軸向距離，來控制墊環(huán)中心與密封座進(jìn)水孔中心對正、各圈盤根壓縮量均勻。經(jīng)過計(jì)算和分析，每圈盤根的軸向壓縮量約0.7 mm，墊環(huán)到密封座端面尺寸約57.5 mm。墊環(huán)安裝時(shí)還需注意墊環(huán)與轉(zhuǎn)環(huán)的徑向間隙，該間隙設(shè)計(jì)值為1 mm。

3.6壓蓋和集水盒安裝

將壓蓋和集水盒圍繞主軸組圓，分瓣面涂抹密封膠，調(diào)整分瓣面錯(cuò)牙。通過壓蓋與密封座間的頂絲螺栓和把合螺栓的聯(lián)合作用，調(diào)整壓蓋到密封座端面的距離，該距離設(shè)計(jì)理論值為13 mm，安裝時(shí)先按15 mm進(jìn)行調(diào)整，后續(xù)根據(jù)密封漏水量和轉(zhuǎn)環(huán)溫度進(jìn)行調(diào)整。壓蓋安裝過程中，也需測量并調(diào)整與轉(zhuǎn)環(huán)

徑向間隙均勻一致，該間隙設(shè)計(jì)值為2 mm，要求對稱點(diǎn)偏差不大于0.40 mm。集水盒安裝過程中注意檢查與轉(zhuǎn)環(huán)的徑向間隙。

3.7管路安裝

主軸密封水氣管路安裝：包括徑向盤根密封潤滑水管路、軸向端面密封壓力水管路、空氣圍帶進(jìn)氣管和密封排水管。在管路安裝過程中，特別注意軸向端面密封壓力水管路及閥組的安裝，這是因?yàn)樵谕C(jī)過程中考慮到反向水推力的作用未避免密封塊與抗磨板貼死而燒損，因此停機(jī)過程中將軸向端面密封的壓力水與密封排水管聯(lián)通。

4結(jié)語

多布電站已按上述安裝工藝和技術(shù)要求完成了4號和3號2臺機(jī)主軸密封的安裝，4號機(jī)已于2015年8月29日完成72 h試運(yùn)行。在試運(yùn)行過程中根據(jù)密封漏水量和轉(zhuǎn)環(huán)溫度將壓蓋到密封座端面距離由15 mm擴(kuò)大至17 mm。目前，多布電站4號機(jī)正在穩(wěn)定運(yùn)行中，帶負(fù)荷24 MW時(shí)，徑向密封潤滑水水壓約0.18 MPa、流量約2.6 m3/h，軸向端面密封的潤滑水水壓約0.22 MPa、流量約1.53 m3/h。

多布電站4號機(jī)的成功運(yùn)行說明這種主軸密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安裝工藝要求是可行的。

作者簡介：陳傳坤（1981-），男，工程師，從事水輪機(jī)安裝工藝服務(wù)工作。

收稿日期：2015-10-08