水電站主軸密封漏水原因分析及處理方案

徐培輝

（國(guó)家能源集團(tuán)西藏尼洋河公司，西藏林芝 860002）

0 引言

多布水電站共有4 臺(tái)東方電機(jī)有限公司生產(chǎn)的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量120 MW。水輪機(jī)型號(hào)GZD665-WP-485，機(jī)組額定轉(zhuǎn)速為125 r/min。主軸密封由工作密封和檢修密封組合而成。

1 主軸密封結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

主軸密封由工作密封和檢修密封組合而成。工作密封型式采用徑向盤(pán)根密封加水壓端面密封，密封材料為GFO 纖維編織填料盤(pán)根和聚氨酯。運(yùn)行時(shí)密封采用潤(rùn)滑水進(jìn)行冷卻，潤(rùn)滑冷卻水水壓設(shè)置為0.4 MPa，通過(guò)管道上的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。原設(shè)計(jì)機(jī)組運(yùn)行期間漏水量不大于10 L/min，通過(guò)水車(chē)室內(nèi)的排水管道引入集水井排出。

檢修密封安裝在工作密封的下方，其結(jié)構(gòu)形式是采用壓縮空氣充氣膨脹式橡膠密封。停機(jī)密封時(shí)供給空氣壓力為0.7 MPa，通過(guò)空氣圍帶調(diào)節(jié)閥進(jìn)行壓力調(diào)整。正常情況下，檢修密封在停機(jī)時(shí)投入，主軸密封無(wú)漏水。

2 主軸密封漏水情況及后果

2.1 主軸密封漏水情況

2017 年2 月，4#機(jī)組主軸密封漏水量開(kāi)始增大，其他機(jī)組密封漏水量也開(kāi)始相繼增大。檢查發(fā)現(xiàn)4 臺(tái)機(jī)組空氣圍帶均已破損，機(jī)組停機(jī)后漏氣嚴(yán)重，且機(jī)組運(yùn)行時(shí)漏水量相比以往增大了漏水量，初步分析確認(rèn)工作密封已經(jīng)破損，無(wú)法發(fā)揮作用。

2.2 主軸密封漏水偏大造成的不良后果

（1）機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中主軸密封裝置損壞，會(huì)造成流道內(nèi)的水和主軸密封水無(wú)法通過(guò)主軸密封裝置有效阻隔進(jìn)入水車(chē)室內(nèi)排入集水井，嚴(yán)重情況下會(huì)出現(xiàn)噴射現(xiàn)象，直接引起水車(chē)室內(nèi)電氣元件燒毀。

（2）運(yùn)行過(guò)程中主軸密封裝置出現(xiàn)噴射現(xiàn)象，還會(huì)造成水珠直接進(jìn)入水導(dǎo)軸承油盆內(nèi)，乳化機(jī)組潤(rùn)滑油，進(jìn)一步影響機(jī)組軸承潤(rùn)滑及散熱效果，直至造成燒瓦事故的發(fā)生。

（3）機(jī)組停機(jī)后，空氣圍帶無(wú)法投入運(yùn)行，會(huì)造成流道內(nèi)的水無(wú)法通過(guò)主軸密封裝置有效阻隔進(jìn)入水車(chē)室內(nèi)排入滲漏集水井，增大滲漏集水井水泵的啟停次數(shù)，嚴(yán)重情況下會(huì)造成集水井水位急速上升，導(dǎo)致水淹廠(chǎng)房事故的發(fā)生。

（4）如果主軸密封裝置出現(xiàn)嚴(yán)重漏水，且無(wú)法得到有效控制導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)，既造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，也會(huì)引發(fā)其他安全事故。

3 主軸密封漏水原因分析

主軸密封漏水主要是工作密封材料磨損、破損和空氣圍帶破損造成的。深層次分析工作密封材料及空氣圍帶破損的原因主要由安裝工藝不當(dāng)引起。主軸密封的安裝質(zhì)量直接影響其工作的可靠性與長(zhǎng)期穩(wěn)定性，因此主軸密封有嚴(yán)格的裝配技術(shù)要求。如果密封安裝未按要求進(jìn)行，將會(huì)造成工作密封和檢修密封損壞。

4 主軸密封漏水的處理措施

近期經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)3#機(jī)組主軸密封漏水相對(duì)于1#、2#機(jī)組偏大，且呈現(xiàn)噴射現(xiàn)象。為防止水珠進(jìn)入水導(dǎo)軸承內(nèi)部，采取了臨時(shí)控制措施，在3#機(jī)組主軸密封壓蓋與水導(dǎo)軸承擋水環(huán)之間加裝擋水板，防止水珠進(jìn)入水導(dǎo)軸承。由于貫流式機(jī)組主軸密封拆卸比較困難，工期相對(duì)較長(zhǎng)，因此經(jīng)過(guò)討論決定采取以下措施。

密封裝配安裝程序如圖1 所示。

圖1 密封裝配安裝程序

（1）主軸密封裝配前發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子已安裝，主軸水平已調(diào)整好。密封裝配中涉及到的倒角密封都必須在裝配前對(duì)相關(guān)部位進(jìn)行檢查清理。

（2）將Φ8 mm 耐油橡膠圓條按照安裝圖裝在主軸法蘭上，把護(hù)蓋的二瓣套在主軸法蘭后面，在分瓣面上涂1515 厭氧密封膠后再把兩瓣把緊成一整體，其分瓣面用0.05 mm 塞尺檢查應(yīng)不能通過(guò)，合縫外圓柱面錯(cuò)牙不能超過(guò)0.10 mm。安裝不銹鋼螺母及墊圈把緊護(hù)蓋于主軸上，螺栓安裝前涂抹螺紋鎖固膠。

（3）檢查空氣圍帶是否有破裂及老化，通入0.05 MPa 壓縮空氣，檢查是否漏氣。

（4）端面密封的密封塊與密封座應(yīng)在安裝間進(jìn)行預(yù)裝，并進(jìn)行水壓試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)時(shí)，密封塊應(yīng)在密封槽內(nèi)上、下動(dòng)作靈活，且頂起水壓不應(yīng)大于0.1 MPa。

（5）將導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)延伸段清理干凈。頂起導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)延伸段下半部分，利用導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)及導(dǎo)葉延伸段上螺塞栓鏈輪，將導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)延伸段上半部分繞著主軸將導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)延伸段組裝成整體，組裝前在分瓣法蘭面涂密封膠，裝入橡膠圓條，其分半面把合情況應(yīng)滿(mǎn)足要求。檢查上下游法蘭面和過(guò)流面的錯(cuò)牙情況，錯(cuò)牙應(yīng)小于0.10 mm。

（6）在導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)下游側(cè)法蘭面密封槽內(nèi)涂抹黃油，將Φ8 mm耐油橡膠圓條裝入導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)密封槽并在法蘭面上涂抹密封劑。利用導(dǎo)葉外環(huán)及導(dǎo)葉延伸段上的螺塞栓鏈輪將導(dǎo)葉延伸段整體吊起把合在導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)上。調(diào)整延伸段使其與導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)合縫面的流道處基本沒(méi)有錯(cuò)牙或錯(cuò)牙均勻，再對(duì)稱(chēng)把緊8 顆延伸段與導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)間把合螺栓。

（7）將Φ8 mm 耐油橡膠圓條按密封裝配圖裝在檢修密封座上，再把檢修密封座把緊在導(dǎo)葉延伸段上，調(diào)整檢修密封座與護(hù)蓋的間隙，左右間隙相等。考慮到機(jī)組運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)輪體有一定的上浮，上面間隙在調(diào)整時(shí)應(yīng)比下面間隙適當(dāng)大一些，調(diào)整后再把緊這4 顆螺釘。將Φ4 mm 耐油橡膠圓條按圖裝在檢修密封座的盤(pán)根槽內(nèi)，裝好空氣圍帶后再把緊檢修密封蓋于導(dǎo)葉延伸段上。調(diào)整檢修密封蓋與護(hù)蓋的間隙，左右間隙相等，但考慮到機(jī)組運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)輪體有一定的上浮，上面間隙在調(diào)整時(shí)應(yīng)比下面間隙適當(dāng)大一些，調(diào)整好后再把緊這4 顆螺釘。若在調(diào)整上下間隙較困難時(shí)可松掉8 顆導(dǎo)葉延伸段把合螺栓，通過(guò)調(diào)整導(dǎo)葉延伸段來(lái)達(dá)到要求。調(diào)整合格后，配鉆導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)與導(dǎo)葉延伸段的圓柱銷(xiāo)孔，并裝上內(nèi)螺紋圓柱銷(xiāo)。

（8）對(duì)已裝好的空氣圍帶通入0.7 MPa 壓縮空氣，檢查是否有漏氣，周?chē)浟繎?yīng)均勻，排氣后空氣圍帶能迅速?gòu)?fù)位。

（9）檢查4 瓣抗磨板上下平面應(yīng)光潔，檢查分瓣組合面應(yīng)光潔，用細(xì)銼刀或油石將滑環(huán)配合面、工作面以及組合面的高點(diǎn)、毛刺清理干凈。

（10）對(duì)準(zhǔn)抗磨板與主軸之間的預(yù)裝標(biāo)記進(jìn)行抗磨板的安裝。安裝時(shí)，應(yīng)在抗磨板組合面涂密封膠。如果沒(méi)有預(yù)裝標(biāo)記，則在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)抗磨板與主軸配合螺孔位置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)預(yù)裝與安裝。要求安裝后的抗磨板上平面度在0.03 mm 以?xún)?nèi)，如果超出該標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用油石進(jìn)行修磨處理。檢查抗磨板分瓣面之間一般應(yīng)無(wú)措牙，局部錯(cuò)牙不得大于0.03mm，但應(yīng)用細(xì)銼刀對(duì)錯(cuò)牙進(jìn)行修磨，以使其光滑過(guò)渡?；h(huán)上平面度的檢查等分8 或16 點(diǎn)，并將連接螺栓以及錐端緊固并點(diǎn)焊，以防松動(dòng)。

（11）將Φ4 mm 耐油橡膠圓條按密封裝配圖裝在護(hù)蓋上，在轉(zhuǎn)環(huán)的兩分瓣面上涂上1515 厭氧密封膠后把緊成一個(gè)整體，然后利用不銹鋼螺栓把緊轉(zhuǎn)環(huán)于護(hù)蓋上。兩錐端緊定螺釘涂抹螺紋鎖固膠后裝于轉(zhuǎn)環(huán)上，且兩錐端緊定螺釘?shù)谋趁娌荒芨哂谵D(zhuǎn)環(huán)外圓面。

（12）將Φ6 mm 耐油橡膠圓條按密封裝配圖裝在檢修密封蓋上，在工作密封座的兩分半面上涂密封膠后把緊，導(dǎo)向銷(xiāo)裝入后再將密封塊按圖安裝到位。調(diào)整工作密封座與轉(zhuǎn)環(huán)的間隙，左右間隙相等。但考慮到機(jī)組運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)輪體有一定的上浮，上面間隙在調(diào)整時(shí)應(yīng)比下面間隙適當(dāng)大一些。調(diào)整合格后再把緊工作密封座于檢修密封蓋上。

（13）將部分纖維編織盤(pán)根按密封裝配圖位置安裝于下游側(cè)工作密封座與轉(zhuǎn)環(huán)之間，再按圖裝墊環(huán)于密封座與轉(zhuǎn)環(huán)之間。檢查墊環(huán)與轉(zhuǎn)環(huán)圓周方向間隙，左右間隙相等。考慮到機(jī)組運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)輪體有一定的上浮，上面間隙在調(diào)整時(shí)應(yīng)比下面間隙適當(dāng)大一些。盤(pán)根安裝完畢后，使用1 mm 塞尺檢查通過(guò)為合格。

（14）將剩余的纖維編織盤(pán)根按密封裝配圖裝于墊環(huán)的上游側(cè)。在密封槽內(nèi)涂抹黃油后將Φ4 mm 耐油橡膠圓條裝于密封壓蓋的密封槽內(nèi)，再將密封壓蓋裝于工作密封座上，通過(guò)螺栓調(diào)整纖維編織盤(pán)根的松緊度。盤(pán)車(chē)檢查有無(wú)異常聲音，墊環(huán)是否發(fā)生干摩擦，纖維編織盤(pán)根是否過(guò)緊。

（15）把Φ4 mm 耐油橡膠圓條按照密封裝配圖裝在集水盒上，再把緊集水盒于密封壓蓋上。

（16）安裝完畢后，機(jī)組啟動(dòng)前應(yīng)首先通入密封潤(rùn)滑水，檢查潤(rùn)滑水壓是否為0.2 MPa 以下，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（17）機(jī)組運(yùn)行后，安排專(zhuān)人在主軸密封處進(jìn)行觀(guān)察，并使用測(cè)溫槍對(duì)端蓋進(jìn)行測(cè)量，觀(guān)察端蓋溫度變化情況，同時(shí)觀(guān)察運(yùn)行過(guò)程中主軸密封漏水量，如發(fā)現(xiàn)溫度持續(xù)升高或漏水量持續(xù)增大則應(yīng)立即停止運(yùn)行，進(jìn)行局部處理。

5 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合機(jī)組B 級(jí)檢修，與檢修單位技術(shù)人員共同解決機(jī)組主軸密封漏水問(wèn)題，防止缺陷進(jìn)一步擴(kuò)大引發(fā)安全事故，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。