葛洲壩電站自補償軸向端面密封安裝調(diào)整工藝優(yōu)化探討

何強鋒，陳 媛，何 佳

(中國長江電力股份有限公司，湖北 宜昌 443002)

葛洲壩電站利用改造增容的機會，實現(xiàn)了對19臺機組主軸密封的改造更新，將原來的雙層平板密封改造為新型的自補償軸向端面密封[1]，取得了滿意的運行效果[2]。但是在安裝過程中，由于個別工藝未控制好，額外增加護罩打磨的工序，增大計算誤差，增大抗磨環(huán)、密封環(huán)安裝的難度，造成浮動環(huán)翹曲變形，導致主軸密封安裝工期延長。本工藝經(jīng)過葛洲壩18F主軸密封安裝調(diào)整的實踐，極大地提高了主軸密封安裝的效率。下面介紹主軸密封安裝工藝優(yōu)化的具體步驟。

1 安裝工藝優(yōu)化

1.1 原因分析

葛洲壩主軸密封結構圖如圖1所示，主要由主軸螺栓保護罩(以下簡稱護罩)、檢修密封座、水箱、支撐環(huán)、浮動環(huán)、密封圈、抗磨環(huán)組成。護罩安裝于主軸上，通過螺栓固定在聯(lián)軸螺栓上，抗磨環(huán)安裝于護罩上。密封圈安裝于浮動環(huán)上，工作時泵入清潔水，在密封圈與抗磨環(huán)之間形成0.05～0.08 mm的水膜，阻隔江水[3]。

圖1 葛洲壩主軸密封結構圖

葛洲壩主軸密封實際安裝過程中，要求抗磨環(huán)無錯牙，絕對挑動≯0.05 m，密封圈與抗磨環(huán)間無間隙，但常常因護罩安裝質(zhì)量差，造成抗磨環(huán)錯牙嚴重，波浪度差，抗磨環(huán)高低點相差達0.50 mm，往往增加打磨護罩這個不必要的工藝環(huán)節(jié)；浮動環(huán)翹曲變形，導致密封圈錯牙嚴重，和抗磨環(huán)間隙達到0.50 mm以上。

因此，護罩、浮動環(huán)、抗磨環(huán)、密封圈的安裝工藝優(yōu)化是主軸密封安裝工藝優(yōu)化的重點。

1.2 護罩安裝工藝優(yōu)化

1)在實際安裝過程中發(fā)現(xiàn)，護罩組合面錯牙、翹曲變形，止口高點、焊渣，以及連軸螺栓止動擋塊都能影響護罩的水平。護罩組合面錯牙、翹曲變形無法通過調(diào)整護罩和連軸螺栓把合螺栓的緊度糾正，并且在調(diào)整抗磨板波浪度時，加墊厚度大于0.50 mm，易造成渾水從抗磨環(huán)和護罩的縫隙中進入水箱，使工作密封漏水量加大。若打磨安裝面，空間狹小，工作量大，耗時耗力。另外護罩安裝止口高點、焊渣，連軸螺栓止動擋塊焊接位置影響護罩是否安裝到位，從而影響護罩水平。所以護罩安裝時，要保證組合縫無錯牙，止口無高點焊渣，擋塊位置焊接正確。

2)連軸螺栓保護罩安裝就位后，通過合像水平儀檢查抗磨板安裝面的水平，通過調(diào)整保護罩與連軸螺栓的固定螺栓的緊度將水平調(diào)整到0.30 mm/m以內(nèi)。在多臺機的安裝過程中發(fā)現(xiàn)，保護罩的水平度不超過0.30 mm/m，抗磨板實際加墊厚度也不會超過0.30 mm/m，并且0.30 mm以內(nèi)的加墊量易于調(diào)整，對工作密封的漏水量無影響。

1.3 抗磨板加墊工藝優(yōu)化

1)加墊銅皮剪成50 mm×30 mm尺寸，組合縫處縮小成30 mm×30 mm，四個角剪成圓角，防止銅皮尖角卷起，減小誤差。該尺寸的銅皮，在墊高測點時還不會影響周圍三個點。

2)在加墊過程中，需要多次拆裝抗磨板，要注意保護抗磨板工作面，每次安裝前清掃抗磨板安裝面及護罩上的渣滓。

3)每瓣抗磨板固定螺栓緊固時應從中間向兩邊緊固，并保證每顆固定螺栓的緊度一致，避免抗磨板引起翹曲變形。

1.4 浮動環(huán)、密封圈安裝工藝優(yōu)化

1)浮動環(huán)為兩瓣組合，每個組合縫通過3顆螺栓把緊，2顆銷釘定位，如圖2所示。在實際安裝過程中，錯誤的組合螺栓的緊固順序使浮動環(huán)的翹曲變形，增加密封圈和抗磨環(huán)的間隙，增大密封圈波浪度的調(diào)整難度。通過現(xiàn)場安裝實踐，將浮動環(huán)落在調(diào)整好后的抗磨環(huán)上組圓，能有效消除組合縫錯牙問題。螺栓緊固時應按照先中間，再上、下的順序進行緊固，能有效解決浮動環(huán)翹曲變形的問題。

圖2 浮動環(huán)組合縫圖

2)密封圈加墊之前，測量每塊密封塊的厚度，保證每塊密封塊的厚度相差≤0.1mm，并處理密封塊的高點、毛刺。

3)將安裝好密封圈的浮動環(huán)單獨落在抗磨環(huán)上，使用塞尺測量密封圈和浮動環(huán)的間隙，標記好間隙的大小和長度。為避免間隙延伸，一般加墊的長度小于實際長度1～2 cm，厚度小于實際厚度0.02～0.03 mm。

4)密封圈加墊合格后還需轉動多個角度測量間隙，同時檢測抗磨板、密封塊的波浪度是否符合要求。

2 盤車法測端跳計算方法優(yōu)化

通過葛洲壩19臺機組主軸密封改造工藝的不斷實踐和總結，傳統(tǒng)的卡耶里方法[4]已不再使用，使用盤車法測量[5]抗磨環(huán)端跳并調(diào)整抗磨環(huán)波浪度已成為葛洲壩機組檢修過程中的一項重要工序和工藝。

2.1 前期準備

在抗磨環(huán)工作面內(nèi)外側各劃分n個測點，盤車時用百分表測量抗磨環(huán)內(nèi)、外各測點處讀數(shù)。在抗磨環(huán)工作面內(nèi)外側劃分測點時，分別在抗磨板固定螺栓內(nèi)外側，2顆螺栓之間內(nèi)外側，抗磨板組合縫內(nèi)外側劃線，如圖3所示，這樣劃線快速準確，同時測點分布合理，也為后續(xù)加墊調(diào)整打下基礎?？鼓キh(huán)盤車測端跳法圖解見圖4。

圖3 測量端跳劃線示意圖

圖4 抗磨環(huán)盤車測端跳法圖解

2.2 計算方法

設內(nèi)側百分表讀數(shù)為a1,a2,…,ak,…,an，外側百分表讀數(shù)為b1,b2,…,bk,…,bn，其中k=1,2,3,…,n[2]。

選取基準點，為減小計算誤差，一般將測量基準點選在+X、+Y、-X、-Y四個方向中一個方向上，并且規(guī)定抗磨環(huán)的外側高為正。

設內(nèi)側讀數(shù)為a，外側讀數(shù)為b，基準點處推力頭的水平度為w，抗磨環(huán)的水平度為v，抗磨環(huán)寬度為L，可得：

抗磨環(huán)的凈水平度：Δv=v-w；

基準點的內(nèi)外高差：Δh=Δv*L；

抗磨環(huán)內(nèi)圈測點ak相對于基準點a的高差：Δa=ak-a；

抗磨環(huán)外圈測點bk相對于基準點b的高差：Δb=bk-b；

抗磨環(huán)外圈測點bk相對于基準點a的高差：Δb’=Δb+Δh。

通過計算，得出所有內(nèi)外圈測點相對于基準點a的高差，為后續(xù)抗磨板的加墊調(diào)整提供了依據(jù)。從計算方法中可以看出，若Δh，Δa，Δb這三個值越趨近于零，則抗磨環(huán)的波浪度就越好。

同時為提高計算的效率，提前利用Excel將計算方法表格化，將端跳結果圖表化。

3 實際安裝舉例

通過以上安裝工藝的控制，葛洲壩18F自補償軸向端面密封抗磨環(huán)在2016～2017年度安裝調(diào)整過程中實現(xiàn)了一次調(diào)平成功。

通過護罩工藝控制，將最高點和最低點的高差控制在0.25 mm以內(nèi)(見圖5)。

圖5 葛洲壩18F內(nèi)外測點高差值圖

通過抗磨環(huán)加墊工藝控制，將低點墊高，最厚加墊僅為0.20 mm，改善抗磨環(huán)的波浪度，無需打磨護罩，省時省力(見表1)。

表1 葛洲壩18F內(nèi)外測點實際加墊記錄表 0.1 mm

抗磨環(huán)僅通過一次加墊，將波浪度控制在0.06 mm以內(nèi)(見圖6)。

圖6 葛洲壩18F主軸密封抗磨環(huán)調(diào)整后波浪度圖

4 結 語

本文詳細介紹了葛洲壩自補償性軸向端面密封安裝調(diào)整的優(yōu)化工藝，希望對同類型的主軸密封的安裝調(diào)整起到一定的指導性作用，少走彎路，提高效益。