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        水輪機(jī)主軸密封技術(shù)研究

        2019-09-10 20:34:19何雙勝
        關(guān)鍵詞:水輪機(jī)水電站

        何雙勝

        摘 要:在水電廠的實(shí)際工作中,水輪機(jī)的主軸密封處于非常重要的位置,它能夠影響水輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行狀態(tài),好的密封方式能夠使水輪發(fā)電機(jī)處于較穩(wěn)定、可靠的狀態(tài)。相關(guān)工作人員應(yīng)該秉持認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度,注意積累自己的經(jīng)驗(yàn)好技能,對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)處理,提升水輪機(jī)運(yùn)行的安全性與可靠性,為水電站的健康發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

        關(guān)鍵詞:水電站;水輪機(jī);主軸密封;密封技術(shù)

        一、水輪機(jī)主軸密封的意義和分類

        水輪機(jī)是一種能量轉(zhuǎn)化機(jī)器,是通過(guò)一定的方式將水能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能,產(chǎn)生機(jī)械能之后,再通過(guò)轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電能。水輪機(jī)的動(dòng)力來(lái)源于水,由于我國(guó)的地勢(shì)特點(diǎn)以及河流特點(diǎn),河流中的泥沙較多,尤其是在雨季,較多的泥沙會(huì)給傳統(tǒng)的密封方式帶來(lái)破壞。很多密封方式在使用一段時(shí)間之后會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損,從而影響正常的使用,開(kāi)始出現(xiàn)漏水的現(xiàn)象。

        水輪機(jī)的主軸密封能夠?qū)λ啓C(jī)起到保護(hù)作用,這種裝置的使用能夠保證水輪機(jī)正常運(yùn)行,它能夠有效阻擋水流從主軸與頂蓋之間間隙上溢,能夠防止水輪機(jī)導(dǎo)軸承及頂蓋被淹,能夠維持軸承和機(jī)組的正常運(yùn)行。

        在目前水輪機(jī)主軸密封主要有兩種分類:①按工作性質(zhì)劃分的,分為檢修密封和工作密封。工作密封中有又有許多分類,按照密封的結(jié)構(gòu)形式可以分為:平板密封、盤根密封、端面密封等;②按水輪機(jī)主軸密封結(jié)構(gòu)劃分的,分為接觸式密封和非接觸式密封。非接觸式密封方式包括反螺旋密封、離心式密封[1]。

        二、水輪機(jī)主軸密封控制技術(shù)

        1 水輪機(jī)主軸的密封

        檢修密封:檢修密封按其結(jié)構(gòu)形式可以分為:空氣圍帶式、機(jī)械式和抬機(jī)式檢修密封。但在實(shí)際中大多數(shù)運(yùn)用空氣圍帶檢修密封。它主要由固定環(huán)和橡膠空氣圍帶組成,在工作時(shí),向空氣圍帶充入0.4~0.7Mpa的空氣壓力,使空氣圍帶橡皮膨脹,報(bào)緊主軸,防止水進(jìn)入;當(dāng)開(kāi)機(jī)時(shí),將空氣圍帶里的壓縮氣體排除,使其收縮,讓空氣圍帶與主軸之間保持1.5~2mm的間隙。該檢修密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作容易,密封效果好,大多數(shù)機(jī)組檢修密封都用此種結(jié)構(gòu)。

        工作密封:工作密封按照密封結(jié)構(gòu)形式可以分為:平板密封、徑向密封、盤根密封、端面密封以及迷宮環(huán)密封。

        平板密封主要是利用單層橡膠板與固定在主軸上的不銹鋼轉(zhuǎn)環(huán)端面形成密封,靠水壓力進(jìn)行密封,目前在中小型軸流機(jī)組中還應(yīng)用。徑向密封它是由若干塊扇形碳精塊在鋼扇形塊內(nèi)靠彈簧緊壓在主軸上,形成一層層的密封,在密封圈內(nèi)開(kāi)有小排水孔,將漏出的水由此排出,現(xiàn)在已經(jīng)基本淘汰被端面密封所代替。盤根密封是由底封環(huán)、盤根、水封環(huán)、水封管和壓蓋等部件組成,它主要是靠底封環(huán)和壓蓋壓緊套在中間的盤根,起到密封作用。該密封在小型臥式機(jī)組中使用比較普遍。端面密封有機(jī)械式和水壓式兩種。機(jī)械端面密封它是依靠彈簧將裝有圓形橡膠塊的圓盤拖起,使圓形橡膠塊和固定在主軸上的不銹鋼圓環(huán)緊貼起到密封作用。迷宮環(huán)密封的工作原理是在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪頂部設(shè)有泵板裝置,由于泵板的吸出作用,主軸法蘭始終處于大氣之中,軸與軸封間不接觸并只有一層空氣,該密封有極長(zhǎng)的壽命。該種新型密封已逐步被推廣,在多個(gè)電站中被應(yīng)用,且運(yùn)行效果較好[2]。

        2 水輪機(jī)大軸間隙密封

        針對(duì)水輪機(jī)大軸間隙密封,通常水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般設(shè)置有兩種密封裝置,一種是大軸端面密封,屬動(dòng)態(tài)密封,采用清潔水作為密封介質(zhì),用于阻斷機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下轉(zhuǎn)輪室與頂蓋之間的水流串動(dòng);另一種是檢修密封裝置,屬靜態(tài)密封,采用壓縮空氣作為密封介質(zhì),用于阻斷機(jī)組停機(jī)狀態(tài)下轉(zhuǎn)輪室與頂蓋之間的水流串動(dòng)。這樣一來(lái)可以防止水淹軸承。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時(shí),檢修密封裝置必須處于退出狀態(tài),當(dāng)機(jī)組停機(jī)且密封水退出后,檢修密封裝置需處于投入狀態(tài)。

        3 實(shí)心圍帶結(jié)構(gòu)

        采用實(shí)心式心型密封條與密封座形成密閉氣室,在投入氣壓時(shí)氣壓將密封條推向大軸并與大軸貼緊密封從頂蓋上來(lái)的水,卸去氣壓后利用密封條自身的彈力和水壓作用恢復(fù)到原來(lái)的位置。實(shí)心式心形氣圍帶在使用中磨損變形,產(chǎn)生漏水,將密封槽徑向尺寸增加2.0mm,使其滿足心型橡皮條投入時(shí)在密封槽中移動(dòng)距離的要求。當(dāng)投入時(shí)壓縮空氣進(jìn)入空氣圍帶,使空氣圍帶的凸出部位抱緊水輪機(jī)大軸,切斷尾水以防水淹水車室。

        三、水輪機(jī)密封的檢修

        在正式檢修之前,應(yīng)該準(zhǔn)備好檢修期間的材料,做好檢修儀器設(shè)備的采購(gòu)規(guī)劃,根據(jù)檢修的實(shí)際情況,準(zhǔn)備好檢修圖紙、備品配件等。閱讀任務(wù)書,了解具體的任務(wù)項(xiàng)目、指導(dǎo)書清單,了解檢修難度,核實(shí)檢修組內(nèi)成員的實(shí)際情況,結(jié)合檢修組長(zhǎng)和組員的具體能力分配職責(zé)。對(duì)水輪機(jī)的振動(dòng)、擺度、瓦溫等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄,也要將主閥靜水開(kāi)關(guān)的時(shí)間進(jìn)行必要的記錄。導(dǎo)葉漏水量、導(dǎo)葉開(kāi)關(guān)時(shí)間以及導(dǎo)葉壓緊行程等也要記錄在案。各個(gè)檢修組應(yīng)該準(zhǔn)備好指導(dǎo)書、工單等審批工作,手續(xù)齊全之后,可以正式開(kāi)始檢修工作,并將指導(dǎo)書、工票等帶到工作現(xiàn)場(chǎng)之中。與此同時(shí),各個(gè)檢修組的負(fù)責(zé)人應(yīng)該完成安全、技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)等方面信息的交底,讓每個(gè)工作人員都能夠熟悉檢修內(nèi)容。還要在現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備好相應(yīng)的防護(hù)措施,防止檢修過(guò)程中造成污染[3]。

        參考文獻(xiàn)

        [1]李軍,朱曉東,王申,等.水輪機(jī)主軸密封水壓異常波動(dòng)原因分析及處理[J].西北水電,2018,169(2):70-72,76.

        [2]李會(huì)敏,楊光永,陳躍斌,等.小型水輪機(jī)組主軸密封系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電氣技術(shù),2018,19(1):72-76.

        [3]陳傳坤.多布水電站主軸密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和安裝工藝[J].水電站機(jī)電技術(shù),2016,39(3):1-2.

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