浮動(dòng)式主軸密封漏水量分析

許幫 侯小莉 蔡佳恒

摘要： 某電站機(jī)組在改造增容中，更換了主軸密封形式。新的密封在運(yùn)行中存在漏水量偏大的問(wèn)題。于機(jī)組檢修期間，對(duì)該機(jī)型浮動(dòng)式主軸密封進(jìn)行了專項(xiàng)檢查，通過(guò)各項(xiàng)檢查和試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，分析漏水量偏大的原因。

關(guān)鍵詞： 主軸密封;漏水量

本項(xiàng)目研究的必要性

本項(xiàng)目研究的背景

某電站機(jī)組水輪機(jī)改造增容過(guò)程中，對(duì)機(jī)組主軸密封進(jìn)行了改造換型。針對(duì)原雙平板主軸密封無(wú)自補(bǔ)償功能，使用年限偏短的缺點(diǎn)，將電站機(jī)組主軸密封整體更換成浮動(dòng)式密封。改造后新主軸密封運(yùn)行整體情況較好，但仍存在用水量和漏水量普遍偏大的不足。

在2017年2月，電廠中某臺(tái)機(jī)組主軸密封出現(xiàn)漏水量變大的情況，需要兩臺(tái)甚至三臺(tái)頂蓋泵同時(shí)啟動(dòng)才能使集水槽水位下降的情況。從2月份機(jī)組開(kāi)機(jī)后，該機(jī)組最大日排水量達(dá)到839.35m3，超過(guò)了其它機(jī)組的排水量。針對(duì)該機(jī)組漏水量大的現(xiàn)象，決定其進(jìn)行解體檢查。

本項(xiàng)目研究目的

浮動(dòng)式主軸密封在大型軸流轉(zhuǎn)漿式機(jī)組上運(yùn)用尚屬先例，通過(guò)本次解體檢查和各條件下試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，找到機(jī)組上浮動(dòng)式主軸密封漏水量的的原因，為解決目前該型主軸密封存在的問(wèn)題提供參考依據(jù)。

本項(xiàng)目研究的步驟

浮動(dòng)式主軸密封相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)量

主軸密封浮動(dòng)環(huán)浮動(dòng)試驗(yàn)：在水電站機(jī)組風(fēng)閘復(fù)歸、空氣圍帶撤除，機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分處于自由狀態(tài)下，將主軸密封供水水壓分別調(diào)到0.05MPa、0.10MPa、0.15MPa、0.20MPa、0.25MPa，記錄每個(gè)壓力下主軸密封浮動(dòng)環(huán)上浮數(shù)值。

密封塊磨損量測(cè)量：將主軸密封解體后，通過(guò)測(cè)量八個(gè)方向上密封塊厚度，與安裝時(shí)密封塊厚度進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出磨損量。

本項(xiàng)目分析內(nèi)容

密封塊及抗磨板檢查

該機(jī)組主軸密封進(jìn)行解體后，對(duì)密封塊和抗磨板進(jìn)行檢查，測(cè)量設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)后的磨損程度。

本次測(cè)量的密封塊厚度值，與2017年1月測(cè)量值進(jìn)行比較，密封塊厚度磨損量很小，且抗磨板上沒(méi)有明顯的磨損痕跡。不存在密封塊磨損導(dǎo)致漏水量增加。

浮動(dòng)環(huán)與支持環(huán)密封檢查

主軸密封解體過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，浮動(dòng)環(huán)與支持環(huán)間密封條情況良好，積渣較少，同時(shí)也無(wú)拉傷、變形等缺陷。支持環(huán)與密封條的接觸面光滑、表面整體過(guò)渡均勻。

在浮動(dòng)環(huán)與支持環(huán)分離過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在浮動(dòng)環(huán)被固定的情況下，即浮動(dòng)環(huán)與支持環(huán)各處間隙能保持較為均勻的情況下，浮動(dòng)環(huán)上下動(dòng)作靈活，不會(huì)發(fā)卡。當(dāng)浮動(dòng)環(huán)有一定自由度時(shí)，即浮動(dòng)環(huán)各處間隙較為寬松時(shí)，容易因各方向起落不均勻?qū)е赂?dòng)環(huán)傾斜，與支持環(huán)間間隙不均勻，出現(xiàn)卡塞情況。

從浮動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果看，部分調(diào)整彈簧高度后，浮動(dòng)環(huán)浮動(dòng)量與彈簧高度調(diào)整前的浮動(dòng)量整體無(wú)明顯差異，–X方向浮動(dòng)量進(jìn)一步減小，彈簧高度調(diào)整無(wú)效果。

結(jié)論及改進(jìn)措施

通過(guò)本次主軸密封解體檢查，水封試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比可以得到如下結(jié)論：

浮動(dòng)環(huán)與支持環(huán)間夾渣少，夾渣不是導(dǎo)致浮動(dòng)環(huán)發(fā)卡的原因。支持環(huán)與浮動(dòng)環(huán)密封條的摩擦面整體較為平整光滑，無(wú)明顯高點(diǎn)，推斷支持環(huán)的摩擦面粗糙度、平整度不是浮動(dòng)環(huán)發(fā)卡的決定性因素。但建議浮動(dòng)環(huán)與支持環(huán)配合面進(jìn)行精加工，并進(jìn)行鍍鉻處理。同時(shí)主軸密封上軸套對(duì)浮動(dòng)環(huán)發(fā)卡影響不大。

在浮動(dòng)環(huán)與支持環(huán)分離過(guò)程中發(fā)生的相關(guān)情況說(shuō)明，浮動(dòng)環(huán)發(fā)卡是因?yàn)楦?dòng)環(huán)上下動(dòng)作過(guò)程中易傾斜，在保證方向不傾斜的情況下，浮動(dòng)環(huán)動(dòng)作靈活。

在拆卸和安裝過(guò)程中，彈簧安裝情況下浮動(dòng)環(huán)浮動(dòng)量均小于彈簧未裝時(shí)的浮動(dòng)量，彈簧對(duì)于控制浮動(dòng)環(huán)浮動(dòng)量有一定作用，但無(wú)法通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧高度將浮動(dòng)量控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，也無(wú)法通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧高度使各方向的浮動(dòng)量保持均勻，彈簧K值偏小。建議廠家重新復(fù)核改造后的工作密封力學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)，復(fù)核彈簧K值、密封水壓的取值，將工作密封浮動(dòng)環(huán)運(yùn)行時(shí)的浮動(dòng)量降低至0.05–0.10mm的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

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