(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

主軸密封分為兩種情況，一種是機(jī)組正常運(yùn)行中，水導(dǎo)軸承下部防止機(jī)組頂蓋與主軸間漏水的工作密封。另一種是高尾水位下停機(jī)檢修軸承時(shí)將主軸四周的間隙封死，防止尾水向機(jī)坑內(nèi)泄露的檢修密封。巴基斯坦某電站的主軸密封采用無接觸間隙式密封。其密封結(jié)構(gòu)由密封箱、主軸護(hù)套、抗磨環(huán)組成；間隙密封的密封箱及主軸護(hù)套抗磨環(huán)均采用不銹鋼制造；檢修密封采用三角形圍帶式充氣密封。但電站主軸密封空氣圍帶發(fā)生了燒毀現(xiàn)象，根據(jù)此情況，我公司組織技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行了檢查與分析，找出了故障原因，并提出了解決方案。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)及參數(shù)

巴基斯坦某電站的主軸密封采用的是無接觸間隙式密封，操作壓縮空氣壓力為 0.7MPa。當(dāng)水輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，該密封與主軸間應(yīng)有一定的間隙，使密封免受磨損；而機(jī)組停機(jī)后，充入壓縮空氣，使之與主軸護(hù)套抗磨環(huán)緊密接觸。三角形圍帶與傳統(tǒng)空氣圍帶結(jié)構(gòu)不同，是實(shí)心結(jié)構(gòu)，三角形圍帶內(nèi)部是直徑φ7mm的盤根槽，主軸密封結(jié)構(gòu)如圖1所示；空氣圍帶如圖2所示。

型號(hào)：HLA351d-LJ-420；額定水頭：370m；最大水頭：420m；最大水頭：350m；額定流量：70.81m3/s；額定出力：243MW； 額定轉(zhuǎn)速：300r/min；飛逸轉(zhuǎn)速：495r/min。

圖1 主軸密封結(jié)構(gòu)圖

圖2 空氣圍帶圖

2 故障原因及分析

2.1 現(xiàn)場(chǎng)情況

電站首臺(tái)機(jī)首次手動(dòng)開機(jī)沖轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速升至80%時(shí)，水車室有濃密白煙并伴有彌漫刺鼻的橡膠味，頂蓋振動(dòng)急劇增大，緊急停機(jī)。停機(jī)后判斷應(yīng)是主軸密封空氣圍帶受損。進(jìn)行詳細(xì)檢查后，得知主軸密封安裝時(shí)，未安裝φ8耐油橡皮條。三角形密封帶與主軸之間的間隙局部只有0.5mm。

拆除密封箱時(shí)，發(fā)現(xiàn)主軸上的抗磨環(huán)的下部(密封箱最下面梳齒處)磨損嚴(yán)重，局部凹槽達(dá)2mm。檢修密封蓋(與抗磨環(huán)接觸處)時(shí)發(fā)現(xiàn)有磨損現(xiàn)象，密封蓋上密封條燒融?？鼓キh(huán)下部合縫處變形張開，35道塞尺可以塞入。上部合縫處沒有間隙。抗磨環(huán)上部與主軸無間隙。三角形密封帶已全部燒毀焦化。

2.2 故障原因

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)拆機(jī)進(jìn)行檢查，判定原因有以下4個(gè)方面，啟機(jī)振動(dòng)曲線如圖3所示，主軸密封拆裝如圖4所示。

(1)三角形密封帶與主軸之間的間隙局部只有0.5mm，接近設(shè)計(jì)極限。

(2)三角形密封帶內(nèi)部φ8耐油橡皮條未安裝，裝配剛度和回彈性不夠。φ8耐油橡皮條還有增大圍帶和主軸抗磨環(huán)間隙的作用。在充氣實(shí)驗(yàn)結(jié)束，氣壓撤出后，密封回彈量小，甚至可能未回彈，導(dǎo)致充氣試驗(yàn)后檢修密封與抗磨環(huán)處的間隙可能會(huì)小于安裝時(shí)的間隙值，甚至可能局部與主軸未能脫離。

(3)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，抗磨環(huán)與空氣圍帶摩擦產(chǎn)生熱量，使密封帶和抗磨環(huán)膨脹，兩者接觸面積更大，產(chǎn)生更多熱量。

(4)溫度達(dá)到一定程度后，環(huán)氧樹脂燒熔脫落，混在旋轉(zhuǎn)間隙間，導(dǎo)致密封箱和抗磨環(huán)損毀。

圖3 啟機(jī)時(shí)振動(dòng)曲線

圖4 主軸密封拆除

2.3 解決方案

(1)主軸抗磨環(huán)拆下修復(fù)，外表面打磨光滑，特別是與三角形密封帶接觸區(qū)域?？鼓キh(huán)把合螺栓填充孔，用環(huán)氧樹脂填滿。環(huán)氧樹脂固化后表面打磨平順，不允許有高點(diǎn)。

(2)更換三角形密封帶，內(nèi)部安裝φ8密封條。按安裝順序，依此測(cè)量4種情況下檢修密封于抗磨環(huán)之間的間隙值： ①初次裝入三角形密封帶，密封壓蓋安裝前； ②密封壓蓋裝配完畢(螺栓預(yù)緊)； ③壓縮空氣系統(tǒng)投入后； ④壓縮空氣系統(tǒng)完全撤出。

(3)保證最后的三角形密封帶與抗磨環(huán)之間的間隙單邊在1～1.5mm。如果小于這個(gè)值，應(yīng)對(duì)密封帶內(nèi)徑進(jìn)行打磨。注意打磨表面光滑，過渡區(qū)域光滑過渡。

(4)壓縮空氣投入時(shí)，打開尾水閘門，觀察主軸密封是否漏水。再將壓縮空氣撤出(此時(shí)尾水閘門仍處于開啟位置)，由于需要根據(jù)密封漏水的實(shí)際情況確定檢修密封是否必須保留，因此建議氣壓不要一次完全撤出，應(yīng)緩慢或分段撤出，氣壓撤出過程中密切關(guān)注密封漏水情況，若此實(shí)驗(yàn)過程中漏水量突然增大，需立即將檢修密封投入，以免造成水淹軸承的事故。

3 實(shí)際處理效果

根據(jù)解決方案，我們對(duì)主軸空氣圍帶部分密封條和支撐環(huán)進(jìn)行了更換，并重新進(jìn)行了安裝。

(1)首臺(tái)機(jī)主軸抗磨環(huán)和密封箱換備品進(jìn)行回裝。按圖紙要求在三角形密封帶內(nèi)部安裝φ8密封條。對(duì)三角形密封帶內(nèi)徑進(jìn)行打磨。保證最后的三角形密封帶與抗磨環(huán)之間的間隙單邊在1～1.5mm。但由于支撐環(huán)和檢修密封蓋把合面受損變形嚴(yán)重，導(dǎo)致空氣圍帶(三角形密封帶)安裝后，壓縮空氣系統(tǒng)投入后漏氣。

(2)更換新的支撐環(huán)和檢修密封蓋，備品空氣圍帶(三角形密封帶)和主軸抗磨環(huán)。

(3)針對(duì)其它機(jī)組也進(jìn)行了主軸密封拆除，更換密封條等辦法。徹底解決了主軸密封問題。

4 結(jié)語

通過對(duì)巴基斯坦某電站主軸密封空氣圍帶燒毀的現(xiàn)象的分析，可建議修改國家標(biāo)準(zhǔn)《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》中圍帶式檢修密封正常運(yùn)行中和轉(zhuǎn)動(dòng)部分保持最小1mm間隙的規(guī)定。應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，適當(dāng)放大間隙距離，以達(dá)到水電站正常運(yùn)行。