向家壩電站右岸機組頂蓋與座環(huán)密封優(yōu)化及應(yīng)用

曹成高++張紅偉++張敏峰++吳江

文章編號：2095-6835（2016）13-0062-02

摘 要：在向家壩電站右岸機組運行的過程中發(fā)現(xiàn)，4臺機組頂蓋漏水，頂蓋排水泵頻繁啟動。經(jīng)檢查確認為，頂蓋與座環(huán)密封漏水，機組運行存在安全隱患，所以，必須及時消除。鑒于此，相關(guān)部門利用檢修的機會改進了頂蓋與座環(huán)密封的設(shè)計結(jié)構(gòu)，改造效果良好，徹底解決了漏水的情況，以保證機組安全、穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：頂蓋；座環(huán)；密封；漏水

中圖分類號：TM312 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.062

向家壩右岸電站共安裝有4臺世界最大單機容量為800 MW的水輪發(fā)電機組，自2013-05月底全部投入商業(yè)運行以來，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)4臺機組頂蓋水位持續(xù)上升，排水泵頻繁啟動的情況。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，頂蓋自流排水孔有水反流至頂蓋上平面外，而機組水車室內(nèi)其他供、排水系統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)有漏水的問題。經(jīng)過分析，最終確定機組頂蓋與座環(huán)密封存在漏水的情況。目前，機組投入運行不久，漏水量相對比較小，如果不及時處理，當(dāng)漏水量大于頂蓋排水系統(tǒng)的排水能力時，就有可能會引發(fā)嚴重的事故，甚至影響到機組的安全、穩(wěn)定運行。

1 頂蓋與座環(huán)密封原設(shè)計結(jié)構(gòu)

向家壩TAH機組頂蓋與座環(huán)密封設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 頂蓋與座環(huán)密封漏水原因分析

2.1 頂蓋與座環(huán)密封現(xiàn)場檢查

當(dāng)機組停機檢修時，現(xiàn)場檢查了蝸殼內(nèi)密封的安裝情況。雖然設(shè)備安裝完好，但發(fā)現(xiàn)座環(huán)與密封護板之間的縫隙處有5個漏水點。拆除漏水部位密封護板后發(fā)現(xiàn)，密封橡膠條本身完好，但與頂蓋和座環(huán)之間有間隙。經(jīng)實地測量，部分漏水部位密封槽寬度大于25 mm，最大達到了27 mm，使密封條完全失去了作用。在安裝設(shè)備時，施工方為了防止漏水，在密封條兩側(cè)填充了破布、麻繩等填充物，暫時起到了止水的作用，然而隨著機組的運行，填充物逐漸失去了作用，致使江水進入了頂蓋內(nèi)。

2.2 頂蓋與座環(huán)密封漏水原因分析

拆除頂蓋與座環(huán)之間Φ25 mm的“O”形密封條后，進一步檢查密封槽發(fā)現(xiàn)，靠近頂蓋側(cè)密封的槽壁比較光滑，能夠滿足密封條的工作需要，但是，靠近座環(huán)側(cè)的密封槽壁比較粗糙，局部還有一些大小不一的凹坑和高點。經(jīng)現(xiàn)場觀察和分析，最終確定了頂蓋漏水產(chǎn)生的原因：在安裝機組時，為了確保座環(huán)與機組安裝中心線吻合，滿足設(shè)備的安裝條件，需要現(xiàn)場切割和修磨座環(huán)上鏜口的密封接觸面。由于現(xiàn)場切割和修磨工藝有限，出現(xiàn)了座環(huán)與頂蓋密封槽寬度不均、密封接觸面光潔度不夠的情況。密封安裝后，現(xiàn)場施工人員發(fā)現(xiàn)了個別部位密封槽寬度大于密封條直徑后，未采取有效的處理方法，最終導(dǎo)致頂蓋與座環(huán)出現(xiàn)漏水的情況。

3 現(xiàn)場問題處理和新型密封設(shè)計應(yīng)用

3.1 密封槽現(xiàn)場修磨

設(shè)備長期運行后，密封槽內(nèi)出現(xiàn)了許多銹斑和沉積物。為了保證新密封安裝效果，使用專業(yè)刻磨工具現(xiàn)場修磨整個密封槽，除去銹斑和密封槽的突出高點，使整個密封面的光潔度能夠滿足工作要求。同時，對較深凹槽部位的兩側(cè)進行專項修磨，盡量保證密封接觸面的平滑過度和光潔度，為密封最終的安裝奠定基礎(chǔ)。

3.2 新型密封結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

要想徹底解決頂蓋漏水的問題，就必需重新設(shè)計頂蓋與座環(huán)密封的結(jié)構(gòu)形式。新密封的設(shè)計結(jié)構(gòu)主要考慮到了以下幾個方面的內(nèi)容：①在不改變密封固定方式的情況下，拆除原有密封槽底部的密封環(huán)，增大新密封與密封槽兩側(cè)的接觸面積，提高新密封的止水性能。②沿著密封槽周向每隔150 mm測量、記錄、密封槽的寬度和深度，為新型密封結(jié)構(gòu)的建設(shè)提供數(shù)據(jù)參考。③考慮到即使修磨密封槽，也無法完全消除密封接觸面上較大的凹坑。新密封在結(jié)構(gòu)上要有多層止水功能和足夠的補嘗量。④新密封的材質(zhì)要具備抗拉、抗壓、耐油、耐水、抗老化的性能。⑤新密封的結(jié)構(gòu)要滿足現(xiàn)場工作需求，以方便現(xiàn)場安裝和后期檢修、維護。

3.3 新型密封最終設(shè)計結(jié)構(gòu)

多次分析現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)，考慮到目前密封槽結(jié)構(gòu)和密封接觸面的實際情況，設(shè)計人員經(jīng)過多次討論后，最終確定新型密封結(jié)構(gòu)為“爪”形+“心”型的雙層結(jié)構(gòu)，如圖2所示。安裝密封時，“爪”形的開口部分要向下。

3.4 新型密封設(shè)計優(yōu)點

新型密封設(shè)計的優(yōu)點是：①雙層的結(jié)構(gòu)設(shè)計增加了密封與密封槽的接觸面，使新密封的止水效果更加明顯。②“爪”形密封的材質(zhì)為聚氨酯材料，強度和防腐蝕性能更佳；“心”形密封采用了耐油丁晴橡膠，密封的補償能力更強，且被密封護板壓縮后，可以有效地填充凹坑，起到止水的作用。③“爪”形密封的兩側(cè)設(shè)計有兩側(cè)階梯狀凸起，中部設(shè)計有支撐條，兩側(cè)階梯狀凸起可以有效地接觸密封槽壁。在密封槽寬度較大的位置，中間的支撐條能有效撐開兩側(cè)密封，使密封效果更加可靠。④安裝新密封時，采取“爪”形密封在上，“心”形密封在下的安裝方式。這樣安裝起來更加方便。

3.5 新型密封的現(xiàn)場安裝

現(xiàn)場安裝新型密封時，要注意以下幾點：①密封槽清理干凈后，將“爪”形密封頂端朝向密封槽底部，依次緩慢壓入密封槽底，并確認其與槽底完全貼實。安裝時，可在密封的兩側(cè)涂抹適量潤滑脂，以降低摩擦阻力，防止兩側(cè)密封面被拉傷。②“爪”形密封安裝完成后，用平面密封膠均勻涂抹兩側(cè)槽壁與密封接觸面，密封膠涂抹要連續(xù)且無斷點，輕抹密封膠，將其填充到兩側(cè)接觸面的縫隙內(nèi)。③待平面密封膠表面初步固化后，將“心”形密封開口朝上安裝至密封槽內(nèi)，密封的兩側(cè)要完全進入密封槽，且要與“爪”形密封底部完全接觸。同時，要逐段掛裝密封護板，防止“心”形密封拱起、脫落。④“心”形密封接口與“爪”形密封接口要對稱分布，在接口黏結(jié)好并安裝到位后，應(yīng)在接口處涂抹適量的平面密封膠，最大限度地減小接口漏水的可能性。⑤密封護板全部壓緊后，應(yīng)在頂蓋內(nèi)充入300 mm深的清潔水，靜置1～2 h后，再次觀察密封的漏水情況。待確認無漏水的情況后，可對機組蝸殼充水。在壓力水頭的作用下，在頂蓋內(nèi)四周再次觀察密封的漏水情況。如果無漏水，則機組可正常開機運行。

4 結(jié)束語

目前，向家壩右岸電站已有2臺機組更換了新型頂蓋和座環(huán)密封。在機組蝸殼充水試驗時，未發(fā)現(xiàn)頂蓋內(nèi)出現(xiàn)漏水的情況。在機組將近一年的高水頭、大負荷的運行過程中，對頂蓋的漏水情況進行定期跟蹤觀察，未發(fā)現(xiàn)有漏水情況。這也初步證明了新密封經(jīng)受住了實踐的檢驗，具有良好的止水效果，結(jié)構(gòu)設(shè)計也取得了初步成功。但是，新密封的實際使用效果還有待長時間的觀察、跟蹤，進而作出最終的評定。

參考文獻

[1]劉大愷.水輪機[M].第三版.北京：水利水電出版社，1996.

〔編輯：白潔〕