洪都拉斯LaVegona水電站的主軸密封設計

姚文革 張芳

【摘要】本文對徑向自補償型式的主軸密封從結構設計上與計算原理上進行了介紹，為同類設計提供參考。

【關鍵詞】徑向自補償；主軸密封

1、前言

LaVegona水電站位于洪都拉斯中部Comayagua河上，海拔高度105米。電站裝設二臺單機容量為22MW的軸流式水輪發(fā)電機組。

LaVegona水電站最大水頭25.82m，機組額定轉速171.4r/min，水輪機主軸軸身直徑φ650mm。合同要求使用徑向主軸密封，能夠自調節(jié)、自補償，采用水潤滑和水冷卻，能在不排空流道的前提下更換密封件。

2、主軸密封結構設計

2.1 水輪機主要參數

2.2 主軸密封的設計要點

1）機組在正常運行時，密封塊與軸襯之間通過供給壓力清潔水建立起水膜，水膜起密封和潤滑作用，減少密封塊的磨損。

2）當密封塊密封面被磨損時，密封塊可以在水壓和彈簧的作用力下徑向移動，所以密封具有自補償能力。

3）工作密封副為密封塊和軸襯，采用具有良好抗磨性的材料。

4）根據主軸密封處的線速度選擇密封材料，根據我公司目前經驗，線速度小于25m/s使用高分子材料，線速度大于25m/s，考慮使用碳晶塊材料。

3、LaVegona水輪機主軸密封結構設計

3.1 結構說明

主軸密封裝配組成部分見圖1。

1）工作密封副為密封塊和軸襯，其中密封塊采用高分子材料，抗磨板材料采用不銹鋼板0Cr13Ni5Mo，這兩種材料現在被廣泛應用徑向自平衡水壓密封工作密封副上。

2）密封塊位于各個密封支架之間，通過彈簧形成整體，通過水壓和彈簧的徑向力的聯(lián)合作用，密封塊貼緊在軸襯上，機組在正常運行時，密封塊與軸襯之間通過供給壓力清潔水建立起水膜，水膜起密封和潤滑作用，減少密封塊的磨損。

3）主軸密封潤滑水的壓力高于密封腔水的壓力，所以被密封的水泄漏很小。

4）當密封塊密封面被磨損時，密封塊可以在水壓和彈簧的作用力下徑向移動，實現自補償。

3.2 計算

3）彈簧力的計算

彈簧力的設定在于密封塊從初始位置到磨損到最小允許值的范圍內，彈簧始終有足夠的“抱緊力”保證密封塊能夠就位，持續(xù)形成補償量。

計算結果略。

4、機組運行情況

洪都拉斯LaVegona水電站已經投入運營將近三年，工作密封沒有更換。根據現場提供的機組運行檢測數據，主軸密封運行穩(wěn)定，漏水量控制在設計范圍內，排水泵啟動間隔較長。說明此主軸密封設計合理，能夠滿足機組的要求。

5、結論

洪都拉斯LaVegona軸流式水輪機，成功地采用了徑向平衡自補償水壓密封，基于平行平面間的液體流動理論的計算，在實際應用中得以驗證。此種類型豐富了公司在水輪機主軸密封方面的設計經驗。

參考文獻

[1]水利機械計算流體動力學，中國水利水電出版社

作者簡介

姚文革（1980—），男，畢業(yè)于河海大學，哈爾濱電機廠有限責任公司產品設計部，從事水輪機設計工作。工程師。