三峡主轴密封结构分析.docx

水轮机主轴密封故障原因分析及处理张慧珍2013.03.03三峽主轴密封结构分析 摘要：本文根据三峡地下电站机组主轴密封结构说明主轴密封在机组运行的重要性，常见故障原因分析及处理方法。关键词：水轮机、主轴密封、常见故障、原因分析、处理电站概括：三峡工程坝址位于湖北省宜昌市三斗坪中堡岛，距宜昌38公里，是当今世界上最大的水利枢纽工程。坝址位于长江三峡之西陵峡中的三斗坪镇。大坝顶高185米，全长2309米，泄洪坝在中部，两侧为坝后式电站厂房。正常蓄水175米，初期蓄水156米。左右厂房分别装有单机容量为700MW的14台和12台水轮发电机组，总装机容量为18200MW，比世界上最大的伊泰普电站大1/3，造价为伊泰普80%。另有6台70MW机组安装在地下厂房。水轮机基本参数：水轮机型号 HLF163-LJ-960最大水头(m) 113设计水头(m) 85最小水头(m) 71额定流量(m3/s) 909.7额定转速(rpm) 71.43飞逸转速(rpm) 142.86额定出力(MW) 700转轮出口直径(mm) 9600旋转方向 俯视顺时针主轴密封结构特点：主轴密封包括主密封和检修密封。主轴密封的作用：主密封的作用是封阻水轮机转动部分与固定部分之间的间隙漏水，即阻挡水流从主轴与顶盖之间的间隙上溢出，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。主轴密封的工作的好坏直接影响机组的稳定和安全运行。检修密封是固定在主轴密封支撑上的。只在机组检修时充入压力空气。机组停机时检修密封顶住转轮形成密封。检修密封只是用于检修作业。然而在机组停机较长时间时，检修密封也可用于更换主轴密封的供水泵。结构特点：主轴密封的型式为轴向密封，密封直径为4205mm。抗磨环为不绣钢材料的，固定在转轮上，随转轮一起转动。密封环的材料为Cestidur，联接在活动环上，活动环相对固定，但能随着密封环的磨损向轴向运动。在活动环和导板间装有密封条以防止漏水。在活动环内钻有通孔，用于将密封水引用密封环和抗磨环之间的空腔。密封水的最大压力为0.8MPa，流量为8 l/s。主轴密封的工作原理：主轴密封位于水轮机主轴下法兰端面处水导轴承下方由顶盖支撑，密封形式为弹簧复位式流体静压平衡径向机械密封，其作用是有效地阻挡从主轴与顶盖之间的间隙（检修密封间隙）上溢的水流，防止水导轴承及顶盖被淹。它的主要组成部件包括抗磨板、密封环、密封座、大水箱及其它供排水管与保护装置等，具体结构见上图.其核心部件密封环由八瓣组合而成，材质采用具有抗磨性能良好的耐磨树脂（CESTIDUR）制作而成，当它在机组运行中被烧坏时只是局部烧损与碳精块崩裂造成事故扩大不同，且其具有可修复性。密封座密封环密封面的可磨损量达12mm，一般磨损量达到10mm时就需要将其更换。 其工作原理是：机组开机运行时，压力大于下游来水压力与密封座弹簧压力之和的冷却润滑水通过金属软管送入密封环内腔，流经密封环内、外环，在密封环与抗磨环结合面之间形成一层水膜，水膜厚度设计为0.03～0.06mm，该水膜不仅起止水、润滑与冷却作用，而且还将旋转抗磨板与静止密封环分开，使它们不发生直接摩擦，从而达到减少密封环磨损量的目的。流经外环的润滑水进入转轮上腔，流经内环的润滑水则溢流至密封座上部水箱中，然后通过排水管自流至厂内集水井。由于密封座可轴向移动，因此在其上部弹簧的作用下，即使密封环发生磨损，抗磨板与密封环间的水膜厚度能基本保持不变。在密封环上沿圆周方向装有均匀分布的2个温度传感器，以适时监控主轴密封的温度，从而对主轴密封系统起到保护作用。当主轴密封温度因故升至35℃时发出一级报警信号，当温度继续升到42℃时动作于紧急停机，避免温度继续升高而加速烧损密封。在机组停机时必须维持清洁水的供应，除非尾水已被排空或检修密封已被投入。维持清洁水的供应是为了防止悬浮在下游水中固体颗粒进入主轴密封面。主轴密封供水的基本原理是在机组启动运行时投入，停机后停止。主轴密封用水取自机组技术供水，供水管路中设有减压设备、滤水器。为了保证供水水质，每台机组的供水管路上装设了两级水过滤装置。第一级为粗过滤，它由互为备用的固定式滤水器组成。每台滤水器装有一个差压开关，当工作滤水器堵塞时，压差传感器便自动关闭其进水电动阀，同时打开备用滤水器进水电动阀，并发报警给监控室，以便及时通知检修维护人员对其进行检查、清洗和维护。每台滤水器底部装设一排污管，可定期手动排放滤水器中的堵塞物。第二级为精过滤，由两个并联同时运行的圆锥形水力旋流器实现，该水力旋流器具有进一步