華口#3機(jī)主軸密封漏水原因分析及處理

鄭鵬南

(中電(福建)電力工程有限公司，福建 南平 353001)

華口#3機(jī)主軸密封漏水原因分析及處理

鄭鵬南

(中電(福建)電力工程有限公司，福建 南平 353001)

華口水電廠#3機(jī)組在72 h試運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的主軸密封漏水，導(dǎo)致水淹水車室，經(jīng)分析得出了原因是主軸密封供水量過(guò)大而導(dǎo)致漏水量過(guò)大，并得到實(shí)際驗(yàn)證，之后采取了相應(yīng)的控制措施，避免了不必要的冷卻水系統(tǒng)改造。

華口水電廠；主軸；工作密封；端面水壓密封；漏水

0 引言

華口水電廠#3機(jī)組為我公司承接安裝的一小型水電機(jī)組，安裝于福建省漳平市華口水電廠的大壩左岸，其大壩右岸安裝有2臺(tái)貫流式機(jī)組。#3機(jī)組為小型立式生態(tài)流量調(diào)節(jié)型機(jī)組，為壩后式水電站，水輪機(jī)型號(hào)為ZDJ6-LH-200，發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF1600-24/2600，生產(chǎn)廠家為浙江金輪機(jī)電實(shí)業(yè)有限公司。電廠采用2臺(tái)水泵作為主供水及消防供水，水泵水源取壩前，1臺(tái)技術(shù)供水泵作為主運(yùn)行，1臺(tái)消防水泵兼作技術(shù)供水備用泵。

2013年4月，機(jī)組安裝后投運(yùn)前72 h試運(yùn)行，在開(kāi)機(jī)試運(yùn)行至60 h后，主軸密封處漏水量突然增大，導(dǎo)致水淹水車室，水導(dǎo)軸承進(jìn)水，機(jī)組被迫停機(jī)，首次機(jī)組72 h試驗(yàn)不成功。

1 原因分析

華口#3機(jī)組主軸工作密封為端面水壓密封，檢修密封為空氣圍帶式密封。工作密封主要由轉(zhuǎn)環(huán)和密封活塞組成，轉(zhuǎn)環(huán)固定在主軸上，與密封活塞相接觸的密封面裝有不銹鋼板(抗磨板)，密封活塞裝在密封缸內(nèi)，活塞和缸均布置成環(huán)形。密封活塞采用中硬耐油耐磨橡膠制成，其斷面為U形，在U形底面均勻排布著若干個(gè)小孔。密封缸為鑄造結(jié)構(gòu)，在缸的側(cè)面開(kāi)有幾個(gè)進(jìn)水孔，清潔的壓力水經(jīng)1根DN25供水管被引入活塞缸的下方，壓力水(約為0.2 MPa)可將活塞壓在轉(zhuǎn)環(huán)的密封面上，一部分水經(jīng)U形活塞底面的水孔進(jìn)入密封面，它起兩個(gè)作用，一是潤(rùn)滑密封面，以防止由于干摩擦發(fā)熱而燒損密封活塞，二是阻止水的滲漏，如圖1所示。

圖1 主軸密封

水輪機(jī)頂蓋排水方式采用自然排水，經(jīng)固定導(dǎo)葉排向下游，這種排水方式排水的流量有限，且容易受下游水位變化影響。另外，水車室沒(méi)有設(shè)置水位監(jiān)視設(shè)備，而當(dāng)時(shí)安裝在水車室的一個(gè)攝像監(jiān)視探頭因安裝角度問(wèn)題，無(wú)法觀察到頂蓋積水水位情況，水位的觀察僅靠巡檢人員掌握，遇突發(fā)情況時(shí)，工作人員無(wú)法采取相應(yīng)措施。

在對(duì)主軸密封漏水原因進(jìn)行分析時(shí)，有人認(rèn)為，主軸密封處的漏水來(lái)自于流道內(nèi)，是密封活塞與轉(zhuǎn)環(huán)接觸不緊密造成大量漏水，因此，解決此問(wèn)題的辦法是加大密封潤(rùn)滑及頂起水供水壓力或供水量，而當(dāng)時(shí)2臺(tái)技術(shù)供水泵均已純手動(dòng)啟動(dòng)供水，這樣的話，只能通過(guò)改造技術(shù)供水系統(tǒng)才能達(dá)到增加供水壓力或供水量的目的。

筆者到現(xiàn)場(chǎng)后，根據(jù)掌握的情況，對(duì)主軸密封漏水原因的分析提出了異議，認(rèn)為主軸密封處漏水量過(guò)大，是因?yàn)橹鬏S密封潤(rùn)滑及頂起水供水太大，在密封活塞頂起與轉(zhuǎn)環(huán)接觸時(shí)，從密封缸與活塞間滲漏出來(lái)，漏水的水源其實(shí)來(lái)自于供水管，而這些滲漏水又不能及時(shí)從自流排水孔排出，最終導(dǎo)致水位逐漸升高，淹沒(méi)水導(dǎo)等部件，最終水淹水車室。另一方面，該機(jī)組在運(yùn)行時(shí)，吸出高程為正，因此頂蓋下方應(yīng)是負(fù)壓區(qū)，假設(shè)機(jī)組在運(yùn)行時(shí)頂蓋有積水，這些水應(yīng)會(huì)被吸入流道中，而不是流道內(nèi)的水漏到頂蓋，因此主軸密封的供水應(yīng)該減少。

查閱相關(guān)資料可知，造成端面水壓式主軸密封漏水的原因有多種，一般與機(jī)組水頭、機(jī)組運(yùn)行工況等有關(guān)，還與活塞不能頂起或卡澀等有關(guān)，這需要根據(jù)各電站的綜合情況來(lái)分析判斷。

2 制定措施

根據(jù)筆者的建議，進(jìn)一步分析了現(xiàn)場(chǎng)操作的風(fēng)險(xiǎn)性，在認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)可控的情況下，進(jìn)行機(jī)組開(kāi)機(jī)試驗(yàn)，通過(guò)改變操作供水管閥門(mén)的開(kāi)啟程度改變主軸密封供水量，觀察主軸密封漏水的實(shí)際情況，并得出最終處理意見(jiàn)。

調(diào)整水車室監(jiān)控?cái)z像頭角度，以便在中控遠(yuǎn)程觀察水車室水位。

3 實(shí)施措施

依據(jù)制定的開(kāi)機(jī)試驗(yàn)方案，在機(jī)組開(kāi)機(jī)后，逐漸減小主軸密封的供水量，直至全關(guān)供水閥，發(fā)現(xiàn)主軸密封處的漏水量果然也逐漸減小，并有水往流道吸的現(xiàn)象，證明了頂蓋下方確為負(fù)壓區(qū)，與分析情況相吻合。

關(guān)掉2臺(tái)技術(shù)供水泵，試驗(yàn)情況依然相同，并觀察上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)、推力等軸承的溫度也沒(méi)有明顯的變化，說(shuō)明該機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，只需壩前取水自然供水，就能滿足冷卻及主軸密封供水的需要。

為避免主軸密封出現(xiàn)干摩擦，同時(shí)降低水導(dǎo)油箱的溫度，調(diào)節(jié)主軸密封供水閥到適當(dāng)開(kāi)度，使主軸密封處的漏水水位保持在水導(dǎo)底座以下，如圖2所示。

調(diào)整水車室監(jiān)控?cái)z像頭角度，使中控運(yùn)行人員可觀察到水車室的水位情況。

4 檢查效果

(1) 機(jī)組順利通過(guò)72 h試運(yùn)行。

(2) 糾正了認(rèn)為技術(shù)供水壓力偏小的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，避免了不必要的技術(shù)改造。2臺(tái)技術(shù)供水泵在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，不再以不間斷供水方式運(yùn)行，既節(jié)約了廠用電，安全性也進(jìn)一步得到保障。

(3) 據(jù)跟蹤了解，華口#3水車室已新增設(shè)了1臺(tái)自動(dòng)排水泵，安全性進(jìn)一步提高。

(4) 機(jī)組運(yùn)行至今，沒(méi)再出現(xiàn)水淹水車室的情況。

5 結(jié)語(yǔ)

本文依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)華口#3機(jī)主軸密封在試運(yùn)行期間出現(xiàn)的漏水現(xiàn)象展開(kāi)分析，通過(guò)制定和實(shí)施試驗(yàn)方案，找到了問(wèn)題的原因并采取了相應(yīng)的處理方法，取得了較好的效果。

[1] 史振聲.水輪機(jī)[M].電子工業(yè)出版社，1995

2014-08-29

鄭鵬南(1971—)，男，福建寧化人，工程師，研究方向：水電站檢修、維護(hù)、運(yùn)行。