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        水輪機(jī)活塞式端面橡膠密封燒焦及甩水分析處理

        2019-11-29 01:51:28趙發(fā)敏
        建材發(fā)展導(dǎo)向 2019年9期

        趙發(fā)敏

        (貴州蒙江流域開(kāi)發(fā)有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550000)

        1 主軸密封結(jié)構(gòu)及工作原理

        該廠水輪機(jī)主軸密封結(jié)構(gòu):轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)抱在轉(zhuǎn)動(dòng)油盆下方主軸上,主軸密封座子裝在頂蓋處,其工作原理是:工作密封塊下腔通入壓力清潔水,使密封塊克服自身重量上浮起來(lái)。頂住固定在主軸上的轉(zhuǎn)環(huán)上。轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)固定在主軸上,隨主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng),密封塊安裝在活塞座里,密封塊中對(duì)稱布2 根定位銷(xiāo);限制密封塊只能作上下運(yùn)動(dòng),不能作環(huán)向運(yùn)動(dòng)和徑向運(yùn)動(dòng)。在密封塊上下端面之間均布 個(gè) 通流孔,見(jiàn)圖。當(dāng)密封塊下腔無(wú)壓時(shí),密封塊能靠自重落到底部,當(dāng)活塞下腔通入壓力水后,密封塊在水壓作用下上升到頂端,使頂蓋與主軸之間的漏水水流受到阻礙,在頂起密封塊的同時(shí),水流經(jīng)通流孔到密封塊上端:當(dāng)密封塊與轉(zhuǎn)環(huán)接觸后,接觸面之間就產(chǎn)生了流動(dòng)水膜,只有一小部分水流漏出。同時(shí)這一定的漏水量也保證密封塊不受到干磨過(guò)熱而燒毀。

        1.1 設(shè)備現(xiàn)狀及歷史事故總結(jié)

        該廠1-3 號(hào)機(jī)主軸密封2009 年3 月15 日投運(yùn)以來(lái)曾發(fā)生多次反復(fù)燒焦事故,之后又發(fā)生過(guò)幾次甩水過(guò)大事故。從運(yùn)行和多次事故處理中得出:

        1) 活塞式端面橡膠密封的下腔水壓應(yīng)比頂蓋水壓大“0.02-0.05Mpa”左右,且實(shí)驗(yàn)證明:正常運(yùn)行水壓下,橡膠活塞上鉆6X¢5 孔最為理想。若孔太大就會(huì)造成橡膠活塞下腔與內(nèi)腔水壓的壓差太小,起不到有效的密封作用,結(jié)果造成主軸密封甩水量過(guò)大,容易造成頂蓋水位上升至回轉(zhuǎn)油盆底,產(chǎn)生油盆打水,并濺入水導(dǎo)油盆;若孔太小又會(huì)造成橡膠活塞下腔與內(nèi)腔水壓的壓差太大,產(chǎn)生向上的壓力大,使橡膠活塞過(guò)緊貼附在抗磨環(huán)上,橡膠活塞與抗磨板之間不能形成水膜,密封面兩側(cè)無(wú)水流出,無(wú)法冷卻和潤(rùn)滑摩擦表面,造成密封燒焦。

        2) 活塞與活塞槽內(nèi)壁之間間隙應(yīng)控制在0.05-0.10mm為宜,且通水壓試驗(yàn),活塞應(yīng)均勻上升,而且除6 個(gè)潤(rùn)滑水孔外,其它地方應(yīng)基本無(wú)漏水??鼓グ濉⑾鹉z活塞密封端面上不能涂黃油等油脂。涂黃油等礦物油脂的危害為:黃油等礦物油脂阻礙水流形成良好的水膜,阻礙了水流向密封面兩側(cè)流出,積累了由于磨擦形成的熱量,易導(dǎo)致密封活塞燒焦。

        由于機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)主軸密封潤(rùn)滑水水壓相對(duì)恒定,當(dāng)機(jī)組處于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí),主軸密封進(jìn)水壓力比頂蓋水壓力大得多,很容易造成密封燒焦。特別是當(dāng)抗磨環(huán)與水封活塞都是新裝的時(shí)候,抗磨環(huán)與水封活塞貼合緊密,所以檢修后的首次試運(yùn)行顯得尤為重要。第一次開(kāi)機(jī)啟動(dòng)時(shí),必須設(shè)專(zhuān)人監(jiān)視并調(diào)整主軸密封進(jìn)水閥,模擬壓差裝置以確保主軸密封進(jìn)水壓力比頂蓋水壓力大(0.02-0.05Mpa),使主軸密封既可以止水,但又不會(huì)被燒焦。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的磨合后,抗磨環(huán)與水封活塞將會(huì)配合得較好,才可將主軸密封水壓調(diào)為正常運(yùn)行水壓。

        1.2 事故發(fā)生的原因

        首先,由于檢修單位(2009 年5 月29-6 月10 日對(duì)1 號(hào)機(jī)進(jìn)行B 修) 更換主軸密封圈時(shí),沒(méi)有在密封圈端面鉆潤(rùn)滑水孔,開(kāi)機(jī)試運(yùn)行時(shí)將主軸密封供水閥關(guān)閉,但主軸密封供水示流信號(hào)器以調(diào)至全開(kāi)位置,當(dāng)時(shí)試運(yùn)行時(shí)已聞到主軸密封處有膠臭味。安裝單位說(shuō)新檢修的主軸密封運(yùn)行一段時(shí)間會(huì)好的,待機(jī)組試運(yùn)行約10 個(gè)小時(shí)后(一直有膠臭味) .由于沒(méi)有水,運(yùn)行值班人員向地調(diào)申請(qǐng)停機(jī),待6 月11 日18時(shí)25 分,大壩水位升致805(壩頂高程) 時(shí),運(yùn)行人員開(kāi)機(jī)前檢查發(fā)現(xiàn)1 號(hào)機(jī)主軸密封供水閥處在全關(guān)位置,就將其打開(kāi)(因檢修人員未作交代,此操作步驟正確),此時(shí)密封座內(nèi)下腔的水壓力將水封活塞與抗磨環(huán)緊密結(jié)合,由于密封圈端面沒(méi)有鉆潤(rùn)滑水孔,機(jī)組轉(zhuǎn)起來(lái)后,密封圈端面(水封活塞端面) 與抗磨環(huán)(轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)) 發(fā)生干摩擦,導(dǎo)致主軸密封燒焦及冒煙。

        2 處理過(guò)程

        主軸密封分解檢查發(fā)現(xiàn)主軸密封水封活塞磨損嚴(yán)重,水封活塞端面沒(méi)有潤(rùn)滑水孔,抗磨環(huán)沒(méi)有受到損壞,只有燒毀的密封膠粘附在抗磨環(huán)表面。因此首先對(duì)主軸密封活塞更換及清理粘附在抗磨環(huán)表面的密封膠,檢查抗磨板焊接是否牢固,接觸面打磨光滑,接口過(guò)渡平順。當(dāng)預(yù)裝密封活塞時(shí),遇到了很大的麻煩,備用的橡膠密封活塞的厚度比密封座內(nèi)槽還要寬1mm,因活塞與活塞槽內(nèi)壁之間間隙控制在0.05-0.10mm,于是就要將活塞厚度均勻地打磨掉0.90-0.95 mm 才符合安裝要求,密封活塞是條形,用電磨和游標(biāo)卡尺來(lái)邊打磨、邊測(cè)量、邊預(yù)裝,當(dāng)活塞裝入活塞槽內(nèi),感覺(jué)上下活動(dòng)靈活,就取出橡膠活塞在其端面均勻鉆6X¢5 孔潤(rùn)滑水孔??足@好后,將活塞裝入密封槽內(nèi)用水壓做試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)活塞總是不能順利頂起,在以前,只要5-10 導(dǎo)的塞尺檢查合格,做試驗(yàn)都是一次性成功,今天的問(wèn)題出在那兒呢?,這可把我這個(gè)搞了10 多年水輪機(jī)檢修的老師傅給難倒了,于是再做一次試驗(yàn),我仔細(xì)觀察,發(fā)現(xiàn)活塞放在槽內(nèi)時(shí),活塞的外側(cè)總是與活塞槽的內(nèi)壁外側(cè)緊貼著,原來(lái)活塞是條形的,將其放入槽內(nèi)時(shí)已彎成了圓形,當(dāng)沒(méi)有把接口粘接時(shí),它有一個(gè)向外張的力,如果用正常水壓是難以頂起來(lái)的。把接口用502 粘接好后通水一試,果然輕松地頂起來(lái)了。以前用的活塞都做成了圓形,雖然接口沒(méi)有用東西給其粘接,但它已成形沒(méi)有了向外張的力,今后要是遇到條形活塞密封時(shí),預(yù)裝完畢要將其粘接好后在做試驗(yàn)。

        1) 主軸密封座子的安裝:裝主軸密封座子前放好止水盤(pán)根、空氣圍帶,按拆前所做的記號(hào)回裝,并把螺絲上緊,然后用塞尺檢查空氣圍帶與法蘭保護(hù)罩的間隙(間隙要求1-1.5 mm 為宜)。并給圍帶充氣檢查,用塞尺檢查其密封性(5導(dǎo)塞尺通不過(guò))。

        2) 主軸密封活塞安裝:根據(jù)主軸密封活塞固定銷(xiāo)的尺寸(不能超過(guò)座子槽口,銷(xiāo)子并固定牢固) 來(lái)鉆配活塞上的銷(xiāo)孔,銷(xiāo)孔直徑最多比銷(xiāo)子大50 導(dǎo),活塞高度不超過(guò)座子槽口,一般轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)與密封座子平面的間隙3-5mm;

        3) 轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)的安裝:轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)裝好后,要用小錘敲擊檢查是否安裝牢固,用塞尺檢查密封座子與轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)間隙是否均勻。

        4) 主軸密封活塞體安裝后,投入壓力水,檢查管道和主軸活塞體各處不發(fā)生漏水現(xiàn)象,且主軸密封漏水量適宜,并用塞尺檢查活塞端面與轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)的密封是否完好。

        5) 檢修后開(kāi)機(jī)啟動(dòng)試運(yùn)行:設(shè)專(zhuān)人監(jiān)視并調(diào)整主軸密封進(jìn)水閥,人工模擬壓差裝置以確保主軸密封進(jìn)水壓力比頂蓋水壓力大0.02-0.05Mpa,為密封環(huán)、新橡膠活塞創(chuàng)造最佳運(yùn)行磨合條件,防止橡膠活塞因壓差過(guò)大燒損,橡膠活塞首次運(yùn)行磨合的好壞,直接影響密封的止水效果。經(jīng)過(guò)以上逐一分析排查,并針對(duì)各現(xiàn)象進(jìn)行逐一處理,還有經(jīng)過(guò)人工模擬差壓裝置運(yùn)行條件下的磨合運(yùn)行,主軸密封燒焦及漏水狀況得到明顯改善,各項(xiàng)指標(biāo)也符合要求。

        3 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述和實(shí)踐證明,造成活塞式端面橡膠密封燒焦或甩水過(guò)大的因素有:

        1) 橡膠活塞上的潤(rùn)滑水孔及導(dǎo)向銷(xiāo)孔的尺寸是否合適,能否使橡膠活塞上腔與內(nèi)腔形成適量的壓差;

        2) 潤(rùn)滑水是否清潔,抗磨板和橡膠活塞密封面上不能涂黃油等礦物油脂;

        3) 橡膠活塞與主軸密封座子槽內(nèi)內(nèi)壁之間間隙是否能保證活塞自由運(yùn)動(dòng);

        4) 抗磨環(huán)、橡膠活塞磨損程度如何,抗磨環(huán)工作面是否光滑,有無(wú)變形;

        另外,首次試運(yùn)行的人工模擬壓差裝置工作條件下的磨合運(yùn)行也非常重要,這些經(jīng)驗(yàn)和做法可供同類(lèi)密封結(jié)構(gòu)燒損事故、甩水過(guò)大事故或缺陷處理參考。

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