葉倩倩，王環(huán)東，張永慧

(吉林松江河水力發(fā)電有限責(zé)任公司，吉林 撫松 134500)

1 設(shè)備概況

某水電站裝有2臺(tái)軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，水輪機(jī)型號(hào)ZZ550-LH-380，額定轉(zhuǎn)速200 r/min，額定容量35 MW，機(jī)組型式為三導(dǎo)懸式結(jié)構(gòu)。工作密封采用填料式盤根密封，由不銹鋼軸套、密封壓蓋、密封填料、彈簧、壓板等組成，具有一定的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。工作密封下部裝有空氣圍帶式檢修密封，長(zhǎng)期停機(jī)或停機(jī)檢修時(shí)，通入0.5—0.7 MPa的壓縮空氣，由橡膠圍帶唇邊進(jìn)行密封，阻斷下游尾水進(jìn)入頂蓋。

該水電站2號(hào)機(jī)組自2010年投運(yùn)以來(lái)，主軸漏水量隨著運(yùn)行小時(shí)數(shù)的增加而日益增大，每次機(jī)組檢修均對(duì)其密封性進(jìn)行針對(duì)性地處理，但均無(wú)明顯效果；機(jī)組運(yùn)行發(fā)電時(shí)頂蓋排水泵每1—2 min就要啟動(dòng)1次，停機(jī)時(shí)約8 min啟動(dòng)1次。排水泵的頻繁啟動(dòng)導(dǎo)致其故障頻發(fā)，近年來(lái)多次出現(xiàn)排水泵燒損導(dǎo)致頂蓋上水事件，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 主軸密封漏水量超標(biāo)原因分析

2.1 工作密封型式不合理

工作密封原設(shè)計(jì)為填料式盤根密封，配合彈簧和壓板進(jìn)行預(yù)壓緊，且彈簧壓縮量在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)能進(jìn)行自調(diào)整。這種密封結(jié)構(gòu)存在彈簧預(yù)壓縮量的調(diào)整無(wú)法準(zhǔn)確把握和控制，密封潤(rùn)滑水量和漏水量無(wú)法定量計(jì)算，密封件磨損后壓緊量調(diào)節(jié)困難等問(wèn)題。同時(shí)，當(dāng)機(jī)組受水力影響使水導(dǎo)擺度增大時(shí)，彈簧預(yù)壓縮量不能完全補(bǔ)償其受損的變量，時(shí)間越久漏水量就越大。原主軸密封示意如圖1所示。

圖1 原主軸密封示意

2.2 空氣圍帶式檢修密封存在密封死角

檢修密封原設(shè)計(jì)為空氣圍帶式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部靠螺旋式彈簧支撐，外部采用丁晴橡膠作為密封主體。在制作過(guò)程中空氣圍帶的兩端需要預(yù)留密封接頭，安裝時(shí)進(jìn)行手工粘接。接頭處為非充氣式結(jié)構(gòu)，工作過(guò)程中勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生密封死角，嚴(yán)重影響密封效果及漏水量。

3 處理方法

為徹底解決上述問(wèn)題，結(jié)合2016年機(jī)組A級(jí)檢修，對(duì)2號(hào)機(jī)水輪機(jī)主軸密封進(jìn)行了整體改造，尤其是工作密封及檢修密封結(jié)構(gòu)型式。

3.1 工作密封改造

工作密封改用徑向自補(bǔ)償式密封結(jié)構(gòu)，工作密封軸套采用不銹鋼材料，分成2個(gè)半把合固定在主軸上。工作密封的密封塊為扇形密封塊，采用進(jìn)口高分子材料制作，沿軸向分2層布置。每層密封塊分為6瓣。密封塊外側(cè)設(shè)周向螺旋拉伸彈簧，密封塊磨損后在水壓力作用下可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償，單邊徑向補(bǔ)償量為7.64 mm。2層密封塊中間的密封支撐環(huán)上設(shè)有若干個(gè)通潤(rùn)滑冷卻水的通孔，潤(rùn)滑冷卻水在摩擦面間流動(dòng)時(shí)對(duì)密封起到潤(rùn)滑與冷卻的作用。主軸密封潤(rùn)滑冷卻清潔水壓力必須大于被密封臟水的壓力，確保臟水不會(huì)進(jìn)入摩擦面，避免主軸密封轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)及密封塊被泥沙磨損，以保證密封性能良好和密封塊具有更長(zhǎng)的使用壽命。改造后的主軸結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 改造后的主軸結(jié)構(gòu)

3.2 檢修密封改造

檢修密封采用C型環(huán)狀中空充氣膨脹式無(wú)間隙橡膠密封，為墊環(huán)支撐式空氣圍帶結(jié)構(gòu)?？諝鈬鷰鈧?cè)采用黃銅板墊環(huán)進(jìn)行支撐，保證空氣圍帶既具有足夠的剛度，又便于安裝。檢修密封工作壓力為0.6—0.8 MPa，其安裝工藝簡(jiǎn)便。C型檢修密封在投運(yùn)后可實(shí)現(xiàn)完全密封，不存在空氣圍帶密封死角，能保證機(jī)組在停機(jī)狀態(tài)下頂蓋無(wú)上水，從而有效降低頂蓋排水泵在停機(jī)時(shí)的啟動(dòng)次數(shù)。

4 改造效果

按上述方法改造后，2號(hào)機(jī)組于2016-12-10試運(yùn)行，新的工作密封裝置在工作狀態(tài)下的漏水量基本穩(wěn)定，且水泵的啟動(dòng)間隔明顯延長(zhǎng)，頂蓋漏水量基本恒定，由不可控變成可控；在機(jī)組停機(jī)狀態(tài)下C形硬支架式檢修密封，可實(shí)現(xiàn)對(duì)下游尾水100 %密封，解決了原圍帶接頭處易漏水的問(wèn)題。改造前后排水泵運(yùn)行間隔統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 改造前后排水泵運(yùn)行間隔統(tǒng)計(jì)