下桥电厂水轮机主轴密封的技术改造

1、下桥电厂水轮机主轴密封的技术改造*钟文才(广西河池下桥水电厂，广西 河池 547005)摘 要：逼过対下恪电厂水唸机主轴密封的皱术改逼，介区3新密封紫畫的3仔岳理乞止谣敘果，展孑3 齋京知装罡的可&僅如逼用僅。关键词：水轮机；主轴密封；技术改造；下桥水电厂1概述水轮机主轴密封问题是当今水轮机尚未完全克服的课题之一，目前投产应用的水轮机相当大一部分是 用活塞式端面水压密封结构，但密封效果不太理想，为此，笔者集思广益设计了一种新的密封装置，于1993 年6月对下桥电厂水伦机主轴密封进行了改造，并取得了成功。2活塞式端面水压密封结构原理与应用情况图1为原水轮机设计的活塞式端面水压密封结构，由

2、转动环1、密封座2、密封圈3和密封盖4组成。密 封圈3在來自外界补充的压力水和自身的重量的作用下，紧贴在转动环1上，当从水轮机上下梳齿泄漏的 水到达图示中的a腔后，受密封圈3的阻碍作用，不能直接泄往顶盖，只能从转动环1与密封圈3的接触而 及密封圈3与密封座2的接触面到达c腔再到b腔，从而经主轴外缘直泄顶盖。图i活富式鋼面水a»sta构1-«4环2密対用5水轮机茎细该密封结构原设计意图是利用密封圈3的自补作用，并且由于外界补充的压力水的作用及其密封圈3 的独特结构，当机组转动后在离心力的作用下，会在密封圈3与转动环1之间形成一层水膜，起到润滑和 冷却的效果，当转动环1与密封圈

3、3配合使用一定吋间后，还会磨起两道沟槽，止漏效果更好。但实际应 用并非如此，其原因是：(1) 安装工艺难以掌握。从设计要求看，密封圈3必须能在密封盖4和密封座2中间上下自由活动， 又要求其接合间隙为0. 02 mm或更小，在实际使用屮，若保证密封圈3能自由上下活动，密封间隙就会 超过设汁要求，漏水也大，若保证密封间隙在002 mm的设计范围之内，密封漏水是少了，但密封圈在 水屮长期浸泡，容易发胀，一遇机组抬机，很容易被密封盖4和密封座2卡死，不能复位，漏水更大。这 两种情况时冇发生，特别是后者危害更甚，从下桥电厂使用的情况看，1986年发生密封圈被卡死一次， 1987年一次，1989年至199

4、2年4年每年各发生2次，一但发生卡死，必须停机进行处理，处理的手段只有 刮小密封圈3的外圆或刮大密封圈的内圆，这样密封间隙又会超过设计要求，漏水不可能根本止住。密封 圈3被卡死之后，漏水很大，上卜梳齿泄漏的水畅通无阻直达顶盖，抽水不及，转动油盆和水导轴承就会 被水淹，造成不应有的损失。（2）补水增加了漏水量。既要止水，又要从外界补充压力水，从设计数据上看，密封圈3的总厚度 为50 mm80 mm,其真正起到密封止漏作用的仅有30 mm50 mm,随着磨损，止漏面将越来越小， 外界补充的压力水又成了第2个漏水源，增加了漏水量。在实际使用屮外界补充的密封压力水的压力也比 较难掌握，水压力小了，密封

5、圈3压不到转动环1上，漏水会加大；水压力大了，密封圈3压在转动坏1上 太紧，两者之间形成不了水膜，又容易引起密封圈被烧°3新密封的结构特点与作用原理3. 1新密封的结构特点图2是笔者为了解决水轮机主轴密封而设计的新的主轴平面密封结构，主要由底环1、橡胶平板2、护 罩3、转动坏4、m14螺钉（2颗）6和压坏7组成。当水轮机上下梳齿泄漏的水到达a腔后，形成一股向上 的压力，橡胶平板2在压力的作用下，紧贴在转动环4的下部，从而达到止漏效果，压力越大止水越好。 与原机设计的活塞式端而水压密封结构相比，本结构具有以下儿大特点：（1）构件轻巧，组装方便，安装 工艺要求不高；（2）密封效果好，原活

6、塞式端面水压密封结构是靠外界补充的压力水达到止漏效果，本结 构则是利用水轮机自身的漏水达到止漏密封效果，从而解决了水轮机顶盖漏水的问题；（3）投资少。图2水轮机主轴密封新结构1底环2橡胶平板3护説4转动环5主轴 m14螺钉7压环8原密封座3. 2新密封装置的安装工艺和技术要求采用本密封装置必须解决几个问题。（1）主轴密封上而即是转动油盆，如何利用主轴和顶盖有限的空间，并ii在改造时不能破坏原机的 其他设备；（2）新的密封装置如何与原机配合连接；（3）转动环如何固定；（4）安装时橡胶平板与转动环的间隙多少合适。这4个问题是应用本密封装置成功与否的关键，为了解决这个问题，在设计时充分利用了原机设备

7、：在进行改造的时候，取消原机设计的密封盖，但保留密封座，新设计的底环1利用原来的密封座的 螺孔固定在密封座上；新转动环高度限制在15 cm左右，分两半把合而成，两边把合面各有6颗m14销 钉螺栓，起到定位和紧固作用，在新转动环与主轴配合相应的地方，对角配钻24个螺孔，在主轴上不 能钻太深，钻2 mm深左右的盲孔即可，以起到定位和防止转动环在转动时上下窜动的作用；橡胶平板 与转动坏之间的间隙设计定在0. 5 mm0. 8 mm左右，使机组转动时能在二者之间形成一层水膜，以 起到润滑和冷却作用，并且在停机时不至于因为间隙过大而引起漏水大，第一次安装时，先在两者中间放 一把0. 5 mm的塞尺，然后

8、用电钻在主轴上配钻盲孔，以后安装一般不需再作调整；护罩是为了防止机 组转动时甩水而设置；橡胶平板使用普通耐油胶板即可，厚度为8 mm10mmo3. 3效益分析以下桥电厂应用情况进行效益分析。下桥电厂利用本密封技术后，运行6年来效果良好，设计时预想 橡胶平板可能1至2年要更换一次，从目前的情况来看，更换一次可以使用6年以上，年度检修时大大缩短 工期。本密封装置结构紧凑，占用空间少，构件轻巧，安装方便，基本不受水轮机的水头和型号的影响， 具有一定的推广应用价值，从下桥电厂目前应用的情况來看，漏水量由改造前的60 m /h降到目前的005 m /h,随之而來产生了一系列经济效益。(1)降低密封结构成

9、本。原活塞式端面水压密封结构的密封圈和不锈钢转动环均是易磨件，平均每 年使用12个密封圈，34年更换一个不锈钢转动环，而新密封结构，易损件仅为橡胶平板，一般可使 用5年以上，并且橡胶平板材料来源十分广泛，不受供应厂家的牵制，平均每年可节约资金1万多元。(2)厂用电减少。应用新密封结构后，每月用于抽顶盖漏水的电量由8600kwh降到每月100kw-h, 每年节约用电折价约17 000元。(3) 减少透平油的损耗。以1992年为例，全年因顶盖漏水人，共发生水淹水导轴承12起，每次换油 150 kg,实际耗油2 400 kg,技术改造后6年多来，尚未发生过一起水淹水导轴承的事故，每年节约用油 折价达13 000多元。(4) 多创发电量。1992年发生水淹轴承12起，共停机处理15d,由于水淹轴承事故全发生在丰水季 节，每天损失发电量22万k wh,全年共330万kwh,以0. 2