下桥电厂水轮机主轴密封的技术改造.doc

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：通过对下桥电厂水轮机主轴密封的技术改造，介绍了新密封装置的工作原理及止漏效果，展示了新密封装置的可行性和通用性。 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月对下桥电厂水轮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，由转动环1、密封座2、密封圈3和密封盖4组成。密封圈3在来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的接触面及密封圈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。 　　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配合使用一定时间后，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，在实际使用中，若保证密封圈3能自由上下活动，密封间隙就会超过设计要求，漏水也大，若保证密封间隙在0．02 mm的设计范围之内，密封漏水是少了，但密封圈在水中长期浸泡，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。这两种情况时有发生，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1992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，上下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 mm～80 mm，其真正起到密封止漏作用的仅有30 mm～50 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。在实际使用中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压在转动环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、转动环4、M14螺钉（2颗）6和压环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面水压密封结构相比，本结构具有以下几大特点：（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。 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）主轴密封上面即是转动油盆，如何利用主轴和顶盖有限的空间，并且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： 　　①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；②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2～4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；③橡胶平板与转动环之间的间隙设计定在0．5 mm～0．8 mm左右，使机组转动时能在二