水輪機(jī)主軸密封漏水事故原因分析及處理措施

朱亞妮 趙成沛

摘要：渦輪是一種能量轉(zhuǎn)換機(jī)，其功率來自水，由于我國地和河流的特性，河流中的泥沙更多，特別是在雨季，更多的泥沙將給傳統(tǒng)的封口方法帶來破壞。本文以對汽輪機(jī)主軸漏水事故原因的分析和處理措施為基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī);主軸密封;漏水事故原因分析;處理措施

引言

在水電站的實(shí)際工作中，渦輪主軸密封處于非常重要的位置，是影響渦輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的水力發(fā)電機(jī)的主要部件之一。目前，大中型水電站必須集中監(jiān)測水溫發(fā)電機(jī)的運(yùn)行情況，重要運(yùn)行參數(shù)必須通過巡回檢查，實(shí)現(xiàn)無定、少數(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)測。渦輪輪轂密封需要長期、安全、可靠的操作，輪轂密封的維護(hù)和更換周期保證了至少一個大修周期。渦輪主軸密封不需要實(shí)施或調(diào)整自己的補(bǔ)償調(diào)整。傳感器設(shè)備需要檢測渦輪主軸密封的運(yùn)行狀態(tài)。

1水輪機(jī)組成及工作原理

水輪發(fā)電機(jī)是指將水力發(fā)電機(jī)組變成電力的發(fā)電機(jī)。當(dāng)水流通過水輪機(jī)時，將水力轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸引導(dǎo)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，然后輸出。水輪機(jī)是水電站生產(chǎn)電能的主要動力設(shè)備。某水電站位于黃河北干流上段，安裝有6臺立式混流式水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量為180MW，其中5號、6號機(jī)組的水輪機(jī)由上海?？粕a(chǎn)（簡稱：?？疲?，水輪機(jī)型號為HLS217—LJ—585，額定轉(zhuǎn)速為100r/min，主要由引水部件（蝸殼），導(dǎo)水部件（導(dǎo)葉、頂蓋、底環(huán)、導(dǎo)葉臂、連桿、控制環(huán)、接力器等），工作部件（轉(zhuǎn)輪），泄水部件（尾水管）組成。水輪機(jī)結(jié)構(gòu)橫剖面示意如圖1所示。為了解決旋轉(zhuǎn)間隙漏水，在密封面之間加裝耐磨密封條，并通過壓縮的彈簧持續(xù)補(bǔ)償密封條與滑環(huán)之間的磨損量，達(dá)到最佳的止水效果，即主軸密封的工作原理。而潤滑水主要起潤滑的作用。

2水輪機(jī)主軸密封的意義和分類

近年來，我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，在發(fā)展的同時，對電力供應(yīng)的需求也在不斷提高，今天電力生產(chǎn)的主要渠道是通過水力發(fā)電廠，水力發(fā)電廠與目前人們的生活緊密相連。在水電站，渦輪是重要的部分，渦輪沒有主軸密封是不可缺少的重要部件。但是主軸密封容易出故障，安全性不太保證，這也是目前國內(nèi)水力行業(yè)亟待解決的問題。渦輪是一種能量轉(zhuǎn)換機(jī)器，通過一定的方式將水力轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)輪的機(jī)械能，產(chǎn)生機(jī)械能，然后通過輪子的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動引擎發(fā)電。水輪機(jī)的動力來自水。由于我國的地形特點(diǎn)和河流特性，河水中的泥沙較多，尤其是雨季，更多的泥沙可能會對傳統(tǒng)的密封方式造成損害。很多密封方式在使用一段時間后會發(fā)生嚴(yán)重磨損，影響正常使用，開始漏水。渦輪的主軸密封起著保護(hù)渦輪的作用。使用這些裝置，可以有效地防止渦輪正常工作，在主軸和頂蓋之間的間隙內(nèi)水流，防止渦輪導(dǎo)向軸承和頂蓋被淹沒。由于我國的地形性質(zhì)和河流特點(diǎn)，河流中泥沙比較多，特別是在雨季，泥沙多會破壞傳統(tǒng)的封口方法。許多密封方法在使用一段時間后可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的磨損，這是正常使用并開始泄漏。渦輪的輪轂密封保護(hù)渦輪。使用這些裝置，可以有效地防止渦輪機(jī)正常工作，水在輪轂和上蓋之間的間隙內(nèi)流動，渦輪導(dǎo)流器承擔(dān)和水下頂部覆蓋。保持磨損和設(shè)備正常運(yùn)行的能力。目前，渦輪輪轂密封件有兩大類。根據(jù)工作特點(diǎn)劃分，分為維修封和工作封。工作密封的分類種類很多，根據(jù)密封的結(jié)構(gòu)風(fēng)格，可分為板封、板封、端封等。（2）根據(jù)渦輪主軸密封結(jié)構(gòu)分為接觸密封和非接觸密封。非接觸密封方法包括半螺旋密封，離心式密封。

3密封橡膠塊的密封摩擦分析

一家發(fā)電廠投入生產(chǎn)建設(shè)三個渦輪機(jī)，其中一個由于操作不當(dāng)，渦輪機(jī)密封組件受損，但未及時修復(fù)，大量渦輪在渦輪正常運(yùn)行期間流入渦輪密封室，導(dǎo)致渦輪無法工作渦輪機(jī)研究中有大量的水，工人可以添加臨時抽水機(jī)來正常工作，但渦輪密封室仍有很多泄漏，渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)不暢。（1）液壓發(fā)生器無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，液壓室的車頂會產(chǎn)生負(fù)壓，當(dāng)壓力流動時，密封橡膠塊會迅速上升，密封橡膠塊通過孔也會受到旋轉(zhuǎn)環(huán)的影響，因此橡膠密封與摩擦面之間沒有潤滑，水車輪啟動后，密封橡膠塊會磨損，一般現(xiàn)象是燃燒，產(chǎn)生大量煙霧。它可能會因密封橡膠的明文摩擦而損壞。（2）旋轉(zhuǎn)環(huán)也可以在長時間工作時拆下。當(dāng)旋轉(zhuǎn)環(huán)從不銹鋼耐磨板拆下時，密封橡膠塊也可以拆下。因?yàn)橄鹉z塊接觸旋轉(zhuǎn)環(huán)時工作速度很快。解耦旋轉(zhuǎn)環(huán)的高速操作也可能迅速損壞密封橡膠塊。（3）密封橡膠的質(zhì)量問題一般也可能發(fā)生在密封橡膠的質(zhì)量問題上。例如，高速密封橡膠質(zhì)量在渦輪中太強(qiáng)，無法與旋轉(zhuǎn)環(huán)緊密接觸，因此像差密封室不嚴(yán)格，可能會產(chǎn)生大量泄漏。（4）密封橡膠塊卡頓。發(fā)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，密封橡膠塊返回地面，但由于某種原因，卡頓密封橡膠塊不能返回地面，液壓單元下一次運(yùn)轉(zhuǎn)時可能不會接觸旋轉(zhuǎn)環(huán)，因此密封失效，大量泄漏可能流入密封室

4主軸密封磨損塊磨損較大原因分析

渦輪主軸密封是渦輪的重要組成部分，對機(jī)器的運(yùn)行安全有著重要影響。其中，主軸密封效果有效地防止了壓力水滲入機(jī)組內(nèi)部，防止了水下安全事故的發(fā)生。因此，要加強(qiáng)水輪機(jī)主軸密封的研究，提高設(shè)計(jì)、制造、安裝等的安全性。，使發(fā)電廠能夠穩(wěn)定高效地運(yùn)行。水輪機(jī)主軸密封可分為渦輪工作密封和渦輪維護(hù)密封，根據(jù)工作特點(diǎn)，渦輪通常同時設(shè)置工作密封和維護(hù)密封。液壓單元主軸密封應(yīng)根據(jù)水電站的具體情況分析水質(zhì)、模型、速度等因素，選擇最科學(xué)的密封結(jié)構(gòu)。此外，在密封設(shè)計(jì)中，要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和穩(wěn)定性，方便密封結(jié)構(gòu)的安裝維護(hù)，提高發(fā)電機(jī)運(yùn)行效率，保證水電站供電質(zhì)量。（1）由于主軸密封急劇減少，1）主軸密封式自動清洗泵故障：流量和壓力降低，啟動后設(shè)備間距減小，磨損塊磨損量增加。水管的過濾器和換向閥都正常運(yùn)行，沒有發(fā)現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。2）主軸密封控制閥故障：主軸密封控制閥平面壓力管堵塞，下行壓力持續(xù)放電，上腔開口度降低，主軸密封水流根據(jù)彈簧調(diào)整效果下降。裝置啟動后，磨損塊和鏡面板之間的間隙變窄，磨耗塊磨損速度更快。3）主軸密封管道堵塞：流量減少，裝置啟動后間隙小，磨損塊磨損量大。檢查結(jié)果表明，水管過濾器和翻轉(zhuǎn)閥工作正常，沒有發(fā)現(xiàn)阻塞。4）由于主軸密封調(diào)整彈簧失效，調(diào)整彈簧因變形減小而變得彈性較弱，各彈簧的彈性不均勻，磨損塊與運(yùn)轉(zhuǎn)中的磨損板之間的間距不均勻，主軸密封水從插槽流出較多，間距小，出現(xiàn)部分磨損情況，惡化。

結(jié)束語

單元主軸密封工作中出現(xiàn)的問題，大部分是由于高粱位太高引起的“反壓”效應(yīng)、螺栓擰緊預(yù)壓力、螺栓質(zhì)量下降、橡膠密封堵塞等多種原因造成的。開展主軸密封的技術(shù)改造及不足時，必須充分研究和理解當(dāng)前設(shè)備的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制，積極探討問題的原因，提出解決方法。此外，在水電站運(yùn)行過程中，必須制定事故的緊急處理方案，了解設(shè)備可能出現(xiàn)的問題，有效解決這些問題的方法，并了解這些問題，這樣乘務(wù)員才能高效、穩(wěn)定、安全地工作。（大衛(wèi)·亞設(shè)，美國電視電視劇）

參考文獻(xiàn)

[1]曾建偉，劉宏，曾小蘭.淺析燈泡貫流式水輪機(jī)主軸工作密封改造[J].四川水力發(fā)電，2014，33（S2）：15-16+37.

[2]劉高，劉宏.沙灣水電站水輪機(jī)主軸密封的改造[J].四川水力發(fā)電，2014，33（S2）：35-37.

[3]張治山.瑪納斯河梯級電站主軸密封的持續(xù)改進(jìn)[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2014，37（03）：126-128.

[4]許樹敏.水輪機(jī)主軸密封漏水的處理[J].科技視界，2014（10）：283.

[5]樊華.臥式混流水輪機(jī)組主軸密封的改造[J].黑龍江科技信息，2014（06）：86.