姚文革 張芳

【摘要】本文對(duì)徑向自補(bǔ)償型式的主軸密封從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上與計(jì)算原理上進(jìn)行了介紹，為同類設(shè)計(jì)提供參考。

【關(guān)鍵詞】徑向自補(bǔ)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(shè)二臺(tái)單機(jī)容量為22MW的軸流式水輪發(fā)電機(jī)組。

LaVegona水電站最大水頭25.82m，機(jī)組額定轉(zhuǎn)速171.4r/min，水輪機(jī)主軸軸身直徑φ650mm。合同要求使用徑向主軸密封，能夠自調(diào)節(jié)、自補(bǔ)償，采用水潤(rùn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 水輪機(jī)主要參數(shù)

2.2 主軸密封的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1）機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，密封塊與軸襯之間通過(guò)供給壓力清潔水建立起水膜，水膜起密封和潤(rùn)滑作用，減少密封塊的磨損。

2）當(dāng)密封塊密封面被磨損時(shí)，密封塊可以在水壓和彈簧的作用力下徑向移動(dòng)，所以密封具有自補(bǔ)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(jù)主軸密封處的線速度選擇密封材料，根據(jù)我公司目前經(jīng)驗(yàn)，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(jī)主軸密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)說(shuō)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(xiàn)在被廣泛應(yīng)用徑向自平衡水壓密封工作密封副上。

2）密封塊位于各個(gè)密封支架之間，通過(guò)彈簧形成整體，通過(guò)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(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，密封塊與軸襯之間通過(guò)供給壓力清潔水建立起水膜，水膜起密封和潤(rùn)滑作用，減少密封塊的磨損。

3）主軸密封潤(rùn)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(dāng)密封塊密封面被磨損時(shí)，密封塊可以在水壓和彈簧的作用力下徑向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)償。

3.2 計(jì)算

3）彈簧力的計(jì)算

彈簧力的設(shè)定在于密封塊從初始位置到磨損到最小允許值的范圍內(nèi)，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(bǔ)償量。

計(jì)算結(jié)果略。

4、機(jī)組運(yùn)行情況

洪都拉斯LaVegona水電站已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)將近三年，工作密封沒有更換。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的機(jī)組運(yùn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)，主軸密封運(yùn)行穩(wěn)定，漏水量控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，排水泵啟動(dòng)間隔較長(zhǎng)。說(shuō)明此主軸密封設(shè)計(jì)合理，能夠滿足機(jī)組的要求。

5、結(jié)論

洪都拉斯LaVegona軸流式水輪機(jī)，成功地采用了徑向平衡自補(bǔ)償水壓密封，基于平行平面間的液體流動(dòng)理論的計(jì)算，在實(shí)際應(yīng)用中得以驗(yàn)證。此種類型豐富了公司在水輪機(jī)主軸密封方面的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]水利機(jī)械計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)，中國(guó)水利水電出版社

作者簡(jiǎn)介

姚文革（1980—），男，畢業(yè)于河海大學(xué)，哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司產(chǎn)品設(shè)計(jì)部，從事水輪機(jī)設(shè)計(jì)工作。工程師。