畢 文 濤， 趙 立 科

(寶珠寺水力發(fā)電廠，四川 廣元 628003)

0 引 言

紫蘭壩水電站壩址位于四川省廣元市境內(nèi)，是嘉陵江支流——白龍江干流梯級開發(fā)規(guī)劃中的最后一級，上游距寶珠寺水電站14 km，下游距虎頭寺水電站6 km。電站采用燈泡貫流式機(jī)組，總裝機(jī)容量102 MW(3×34 MW)，由東方電機(jī)廠設(shè)計制造，其水輪機(jī)型號：GZ(836)—WP—535，發(fā)電機(jī)型號：SFWG34—44/6020，臥軸懸掛式、兩支點、密閉強(qiáng)迫空冷。該電站3臺機(jī)組自2006年12月機(jī)組投運以后，其工作密封填料盤根容易損壞、燒毀，轉(zhuǎn)環(huán)、銅環(huán)等部件易磨損，造成機(jī)組主軸密封漏水大，使機(jī)組的水導(dǎo)軸承存在進(jìn)水的安全隱患，且主軸密封的漏水量超過管型座排水量時，還存在水淹廠房的安全風(fēng)險。2016年利用3號機(jī)組C級檢修的機(jī)會，對3號機(jī)組主軸密封進(jìn)行了技術(shù)改造，并對安裝工藝進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以實現(xiàn)減少主軸密封漏水的目的。

1 主軸密封運行中出現(xiàn)的問題及原因

1.1 主軸密封運行中出現(xiàn)的問題

紫蘭壩水電站機(jī)組運行中，出現(xiàn)了因主軸密封漏水量過大，接水盒來不及把漏水排出，溢出的漏水一部分沿著旋轉(zhuǎn)的主軸滲入水導(dǎo)軸承下游側(cè)端蓋，端蓋將水導(dǎo)軸承的冷卻油及漏水，一同排入低位油箱，低位油箱油混水傳感器報警，一部分順著管型座底部直接排入廠房操作廊道，給機(jī)組安全運行帶來了很大的安全隱患。

1.2 原因分析

如改造前主軸密封結(jié)構(gòu)圖1所示，主軸工作密封是通過4道GFO纖維編織盤根、工字環(huán)及端蓋進(jìn)行組合而成。根據(jù)該結(jié)構(gòu)分析出以下幾點漏水增大原因。

(1)對運行中出現(xiàn)的問題分析，發(fā)現(xiàn)主軸密封潤滑水管路上壓力表閥后至銅環(huán)處出現(xiàn)堵塞，機(jī)組運行時潤滑水阻斷，未起到潤滑作用，造成開機(jī)干摩擦，磨損銅環(huán)。

(2)發(fā)現(xiàn)主軸密封接水盒的排水管路不能及時將漏水排出，根據(jù)紫蘭壩3臺機(jī)組主軸密封的運行情況觀察，認(rèn)為主軸密封接水盒的排水管路直徑過小，排水不暢，導(dǎo)致溢出的水沿著大軸進(jìn)入到水導(dǎo)軸承下游側(cè)端蓋。

(3)停機(jī)檢修過程中，發(fā)現(xiàn)主軸密封壓蓋和轉(zhuǎn)環(huán)間有大量的工作密封(GFO纖維編織盤根)碎片，造成圍繞在密封襯套上的4道GFO纖維編織盤根不同程度的損傷，導(dǎo)致工作密封漏水量過大。

(4)損傷后的工作密封(GFO纖維編織盤根)在機(jī)組運行過程中，承受不規(guī)則的擠壓，加大工作密封的損傷，最終導(dǎo)致工作密封失去封水效果。

圖1 改造前主軸密封結(jié)構(gòu)

2 主軸密封改造實施過程及實踐

在3號水輪發(fā)電機(jī)組檢修前，我總結(jié)以往幾次改造的經(jīng)驗，認(rèn)真分析設(shè)計圖紙和主軸密封運行原理，并征求東方電機(jī)廠設(shè)計人員意見，對3號機(jī)組主軸密封安裝工藝進(jìn)行調(diào)整，將其結(jié)構(gòu)改為迷宮密封+徑向盤根密封的組合密封?！癓”型密封圈和“D”型開口密封圈的材料均采用耐油耐水聚氨酯(俗稱高分子合成材料，具有良好的力學(xué)性能和高回彈性，且耐磨損性高、摩擦系數(shù)低、無吸水膨脹、耐腐蝕性高、不老化、無污染)，通過“L”型徑向密封作為主密封封住經(jīng)迷宮密封減壓后的流道中漏水，經(jīng)工作密封之后的機(jī)組的漏水及潤滑水經(jīng)水箱集中引入集水井。改造后主軸密封結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 改造后主軸密封結(jié)構(gòu)

2.1 主軸密封改造實施過程

(1)拆除主軸密封接水盒、壓蓋、銅環(huán)、GFO纖維編織盤根、密封蓋、檢修密封蓋、檢修密封座、轉(zhuǎn)環(huán)等零部件，清理主軸密封各個轉(zhuǎn)配件的組合面。

(2)調(diào)整裝配保護(hù)罩及轉(zhuǎn)環(huán)，裝配過程中調(diào)節(jié)保護(hù)罩盤車擺度最大為0.10 mm(標(biāo)準(zhǔn)要求≤0.20 mm)，轉(zhuǎn)環(huán)最大盤車擺度為0.16 mm(標(biāo)準(zhǔn)要求≤0.20 mm)。

(3)安裝檢修密封座的止口和把合螺孔與原導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)延伸段保持一致、主軸護(hù)蓋的止口和把合螺孔與原主軸法蘭保持一致。測量檢修密封座、檢修密封蓋與主軸的間隙，要求在 1.5～2 mm。應(yīng)注意回裝過程中，間隙調(diào)好之后，在打緊把合螺栓時，檢修密封與主軸間隙要跳變，因此我們在調(diào)整好間隙后需在檢修密封座四個方向各焊接一個M20螺栓頂絲，用頂絲頂緊了再把緊螺栓。螺栓把緊測量間隙符合要求，在互成90°方向各鉆取一個?20×60圓錐銷釘孔，進(jìn)行安裝固定。

(4)對空氣圍帶進(jìn)行充壓試驗，通入工作壓力后(0.7 MPa)，檢查圍帶供氣接頭不漏氣，空氣圍帶保壓10 min無漏氣現(xiàn)象，測量空氣圍帶與轉(zhuǎn)動護(hù)蓋間隙為零，排氣后空氣圍帶自動彈回，與轉(zhuǎn)動部分間隙(+X：1.55 mm，+Y：1.50 mm，-X：1.45 mm，-Y：1.50 mm)，符合設(shè)計要求。

(5)密封座和“L”型+“D”型組合式徑向密封安裝。先將密封座安裝調(diào)整好，再根據(jù)現(xiàn)場尺寸切割“L”型密封和“D”型密封(切割時應(yīng)注意密封長度比轉(zhuǎn)環(huán)周長略長、斜口沿機(jī)組旋轉(zhuǎn)方向)，并現(xiàn)場粘接牢固，在“L”型密封和“D”型密封上均勻涂黃油并回裝，最后調(diào)整密封間隙。需要注意的是“L”型密封圈在與轉(zhuǎn)環(huán)配合的磨擦面上需開有與主軸旋轉(zhuǎn)方向相反的斜向45度的阻水+潤滑功能的R2水槽，用以改善潤滑條件，“D”型開口密封圈的密封塊采用機(jī)加工保證其密封截面尺寸，且其斷面尺寸的設(shè)計需具有自補償功能。

(6)因“D”型開口密封為接觸式密封，在水箱與轉(zhuǎn)環(huán)之間需增加水箱蓋，兩側(cè)均采用精加工，保證與轉(zhuǎn)環(huán)之間的間隙均勻，最后回裝水箱及焊配主軸密封潤滑水管，水箱排水管設(shè)計比之前直徑大1倍。

2.2 主軸密封改造實踐

3號機(jī)組日常開機(jī)過程中，主軸密封漏水量小，無異常摩擦、碰撞聲響，用手觸摸主軸密封本體溫度正常。投運1年來，未發(fā)現(xiàn)有漏水大的現(xiàn)象。這種新型密封較原工作密封中銅環(huán)、纖維編制盤根，具有了良好的力學(xué)性能和高回彈性，且耐磨損性高、摩擦系數(shù)低、無吸水膨脹、耐腐蝕性高、不老化、無污染，效果較好，延遲了密封更換周期，降低了因主軸密封漏水造成機(jī)組不安全的風(fēng)險。根據(jù)3號機(jī)組主軸密封改造經(jīng)驗，將對1號、2號機(jī)組進(jìn)行同樣的技術(shù)改造。

3 結(jié) 語

此次技術(shù)改造通過將“GFO纖維編織盤根+銅環(huán)密封”改為“迷宮密封+徑向盤根密封”，有效的解決了主軸工作密封填料盤根容易損壞、燒毀，轉(zhuǎn)環(huán)、銅環(huán)等部件易磨損，造成機(jī)組主軸密封漏水大的狀況。該改造方式在紫蘭壩水電站一年

的運行檢驗下，效果明顯、運行可靠，并將工作密封的更換周期控制在紫蘭壩設(shè)備定修周期范圍內(nèi)，完全達(dá)到了改造的各項技術(shù)指標(biāo)要求和功能。當(dāng)前，我國水電工程建設(shè)設(shè)計的同類型機(jī)組很多主軸密封都存在類似問題，建議借鑒此方法進(jìn)行改造。設(shè)備制造企業(yè)針對同類型機(jī)組亦可參考改進(jìn)。

[1] DLT 5038-2012 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組安裝工藝規(guī)程.

[2] GB/T8564-2003 水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范.

[3] 劉國選,燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組運行與檢修[M].中國水利水電出版社,2006.