水轮机主轴密封漏水的处理

【摘 要】广东省潮州市凤凰水电厂二级电站B站#2F机运行中主轴密封存在比较严重的漏水情况，严重影响了安全生产，同时由于漏水的增大，造成集水井排水泵频繁起动，缩短了排水泵的使用寿命。经过多方查证和实际考察，找到了主轴密封漏水的原因，并进行了处理，取得了较好的效果。

【关键词】水轮机；主轴密封；漏水；磨损；技术改造

0 概述

广东省潮州市凤凰水电厂位于广东省潮安县北部山区，由凤凰水库、一级电站和二级电站A站、B站组成。其中二级电站位于潮安县归湖镇，为引水式电站，引水渠道全长15.6km，最大流量16.5m3/s，设计水头250.8m。二级A站建于1968年，目前可用装机容量2×2160kW；二级B站于2004年建成投产，装机容量2×12000kW。

二级电站B站#2F机水轮机主轴密封采用间隙式密封，投产时漏水不大，经过几年的运行后，漏水增大明显，在丰水期满负荷运行时，漏水量非常大，估算约有0.1m3/s，由于水压较高，有一部分水喷到台阶上，使运行人员在正常巡视检查水导轴承时，裤角和鞋全被打湿，这种情况不仅造成了水资源的严重浪费，而且对运行人员的人身安全构成了严重的威胁，同时由于漏水的增大，造成集水井排水泵频繁起动，缩短了排水泵的使用寿命。

1 主要技术参数

1.1 水轮机的主要技术参数

型 号：HLA542-LJ-130

额定出力：12000kW

设计流量：5.457m3/s

设计水头：250.8m

额定转速：750r/min

1.2 发电机的主要技术参数

型 号：SF12-8/2860

额定容量：15000kVA

功率因数：0.8

2 主轴密封的构成和作用

2.1 主轴密封的构成

主轴密封主要由主轴密封件、主轴密封座、定位销钉、紧固螺钉和排水管等组成。

主轴密封件由内、外两个密封环构成，内环是不锈钢耐磨材料，外环是铸钢材料，在外环的内表面开有三个矩形槽，从下至上依次增大高度和深度，以降低漏水时的水压，在没开槽的内表面浇铸了一层巴氏合金锡作为磨损部分，以避免外环直接与内环接触而磨损，在最下边的矩形槽中相对方向上钻有两个孔，分别连接两条Φ25mm的排水管，以尽量排空从顶盖中漏上来的水。

2.2 主轴密封的作用

主轴密封的作用是有效地阻挡水流从主轴与顶盖之间的间隙上溢，防止水轮机导轴承及顶盖被淹，维持轴承和机组的正常运行。

2.3 主轴密封的技术要求

内、外环的设计间隙值为0.4mm。

3 漏水原因分析

根据运行情况观察和检修情况分析，我们发现造成水轮机主轴密封漏水的原因主要是二级电站引水渠道沿途由于过度开垦破坏部分植被，造成水土流失，使渠道中的水含有大量泥沙，特别是在主汛期，情况尤其糟糕。由于渠道水中的泥沙含量较高，从而导致进入水轮机发电的水也含有较多泥沙，其中一部分泥沙随水流进入上下止漏环间隙，再进入顶盖，最后从主轴密封处漏出来.由于机组的高速旋转，水中的沙首先磨损上下止漏环，使上下止漏环间隙进一步增大，从而导致上下止漏环间的漏水不断增大，顶盖水压不断升高；其次泥沙使主轴密封处的外环内表面的巴氏合金锡磨损非常严重，造成内外环之间的间隙不断增大（在机组大修时，经过实际测量，上下止漏环间隙最小处为2mm，远大于设计间隙）.由于间隙增大，在同样的漏水压力下，漏水量增大，而顶盖水压的不断升高进一步增大了漏水量。

4 处理情况

在认真研究设计图纸和资料并对有类似情况出现的电站进行考查后，我们认为可对水轮机主轴密封进行技术改造，并决定利用机组大修时进行。改造方法如下：

（1）更换上下止漏环，以使其间隙符合厂家的设计要求；

（2）改装主轴密封，在主轴密封件内加装一条尼龙环，尼龙环分半安装在外环内表面最上面的矩形槽中，以进一步减少主轴密封间隙；

（3）在外环的径向相对方向上钻四个孔，以向尼龙环与外环的径向间隙中通入来自外部的压力水，当尼龙环的内表面（与主轴密封内环接触）磨损时，由于水压的作用，尼龙环会依然紧压主轴密封内环，因而不会因尼龙环的内表面磨损造成间隙增大，由于加装的尼龙环不会降低原主轴密封件的密封效果，在两种密封措施的共同作用下密封效果应该会更好。

5 结语

凤凰水电厂二级电站B站#2F机组主轴密封于2006年12月底改造完成，经观察，在机组大修后满负荷试运行时，主轴密封处漏水非常少，顶盖的水压力为0.3MPa，运行二个月后，漏水量和顶盖的水压力均无明显变化，符合各项技术指标，说明技术改造是成功的。

二级B站#2F机组的主轴密封技术改造在不影响原密封结构基础上，采用了价廉易购的尼龙环，尼龙是一种抗磨材料，而且在尼龙磨损后容易对其进行更换，改造后密封效果好，弥补了原设备的缺陷，改善了运行条件，降低了排水泵的日起动次数，延长了排水泵的寿命，取得了较好的经济效益。

【参考文献】

[1]沈鸿.机械工程手册：第四卷（机械设计一）、第五卷（机械设计二）、第十三卷（机械产品三）[M].机械工业出版社，1982.

[2]姜政权.水轮机及检修[M].职工教育出版社，1987.

[责任编辑：汤静]