水輪機主軸密封的磨損與檢修

2012-02-21

作者：毋生俊
（河南省博愛縣丹東電站）
　　水輪機在結構上，為了（le）防止運行時壓力水流從轉動（dòng）部分和固（gù）定部分的間隙處噴射出去，在前端蓋處必須設置主軸密封裝置（zhì）。有一種水輪機的密（mì）封裝置（zhì），采用的是石棉盤根密封。這種密封裝置是把一定規格的石棉方繩纏繞在主軸上，再用壓環壓（yā）在盤根（gēn）箱內，使轉動部分與固定部分沒（méi）有間隙，達到止漏密封的作用（yòng）。由於這種結構的密封裝置需要把石棉（mián）方繩緊緊地纏繞壓在主軸上（shàng），所以（yǐ）在轉動部分和固定部（bù）分之間形成較大（dà）的摩擦力。當機組運行一定時間以後（hòu），水輪機（jī）主軸（zhóu）會受到磨損破壞。如（rú）青天河一級電站2#機組，水輪機運行近30000h後，主軸單邊磨（mó）損深度達8mm，軸向寬度有（yǒu）100mm以上。如果引（yǐn）水中（zhōng）含泥沙量較大的電站，磨損會更加嚴重。
　　主軸密封損壞以（yǐ）後，給水輪機檢修帶來一定的困難，影響了機組的安全運行。由於密封處軸的直徑變細（xì），原來定型的石棉盤根方繩在壓到盤根箱內以後，無法再起到止漏的作用，造成（chéng）了大量（liàng）的漏水，直接威脅到水導軸瓦的安全（quán），使軸瓦座內進水，嚴重時油盆被（bèi）淹，造成機組被迫停機，需（xū）更換軸瓦座內的潤滑油；大量的漏水，使水輪機的損失增加，效（xiào）率降低（dī）；有時（shí），由於密封處的漏水量太大，機組又不（bú）能（néng）停機檢修，隻好減小導水葉的開度，減少發電機（jī）的出力而被迫棄水，浪（làng）費了寶貴的水力資源；為了減少漏水，檢修時用（yòng）增加石棉方繩的數（shù）量，加大壓緊量的辦法，盡量使漏水（shuǐ）減少，但是又造（zào）成了對主軸的（de）摩擦力增（zēng）加，使磨損更加嚴重。更為嚴重的是（shì）：由（yóu）於主軸的磨損（sǔn）變（biàn）細，截麵積減少，主軸能承受（shòu）的（de）扭（niǔ）矩力也減少。如遇到某種特殊情（qíng）況，而突然增加較大（dà）負荷（hé）時，還可能會引起大軸扭彎甚至扭斷的重大事故。
　　水輪機主軸磨損較為嚴重以後，應當及時進行修複（fù）。我們電站采用了堆焊法對主軸的（de）磨損部位進行了修複。
　　對水（shuǐ）輪機主軸進（jìn）行堆（duī）焊時，防（fáng）止（zhǐ）主軸（zhóu）焊接變形是一個十分關鍵（jiàn）的問題。這（zhè）是由於主軸密封處的磨損量較大，有時需（xū）要（yào）堆焊幾層，極易引起主軸焊接變形。另一方麵（miàn），由（yóu）於水（shuǐ）輪機主軸（zhóu）的受磨損部位，離安裝轉（zhuǎn）輪的距離很近，若焊接後變形較大，會造成主軸彎（wān）曲，從而使同心度（dù）達不到要求，那麽機組在運行時其主軸的擺度就會增加，引起機組的振（zhèn）動。為了防止和減少焊接變形，我們采取了如下（xià）措（cuò）施：，在焊接以前，準確地測出水輪機（jī）主軸的同心度。把軸夾（jiá）裝在車（chē）床上（shàng），用千分表分別（bié）測出主（zhǔ）軸法蘭處、水導瓦軸頸處，安裝轉輪的軸（zhóu）頭處三點的擺度量，計算出主軸的同心度。以使在（zài）焊接過程中和焊接完成以後對主軸的（de）變形情況進行檢查和校核。第二，對磨損部位進行車削處理。把該段車削為規則的形狀。由於主軸（zhóu）受磨損破壞後，形狀變得十分不規則，有的段磨損較多，有的段磨（mó）損較（jiào）少，在焊接（jiē）時，造成焊接量不能均勻對稱，必然引起焊接後（hòu）變形較大。如果把該（gāi）段車削為規則凹（āo）槽以後，使焊接量（liàng）能夠（gòu）均勻對稱（chēng），使變形（xíng）量減到Z小值。第三，施焊（hàn）方法要正確。主軸應平放在有三支點的滾輪架上，三個（gè）支點應保持水平。焊接（jiē）前應當把焊接部位用氧-乙炔火焰預熱到150℃～200℃左右，並要求預熱應（yīng）均勻。焊接時要把（bǎ）電流調節適當，實行分段焊接，對稱焊接，一次堆焊量不宜太大，盡量降低工件的（de）溫度。當每堆（duī）焊一層後，要用（yòng）榔頭對焊接部位敲（qiāo）擊一遍，以減少產（chǎn）生的焊接應力。在焊接（jiē）量完成（chéng）一（yī）半以後，再把軸裝在（zài）車床上（shàng）檢查變形情況，如有較大變形，要（yào）及（jí）時通過加熱的（de）辦法（fǎ），進行矯正處理（lǐ）。每（měi）次上車床檢查變形時，必須等軸完全冷卻後測量，防止熱變形引起的測量誤差。所用的焊條（tiáo）型號和焊條材料，要根據主軸的（de）材料來決定。但（dàn）在堆（duī）焊表麵層時應當用不鏽鋼焊條（tiáo）。用不鏽鋼焊條，既可以提高主軸密（mì）封處的（de）抗磨強度，延（yán）長密封的使（shǐ）用時間，又可防止由（yóu）於該處水多（duō）、潮濕而引起的鏽蝕破壞。在焊接工作完成後，再把軸卡在車床上精確地測量（liàng）檢查（chá）一遍，如與原來測（cè）量值偏差較（jiào）大（dà）時，要用加熱矯（jiǎo）正法進行處理，直（zhí）到（dào）主軸的同心度完全符合規定為止。采取以上措施，變形（xíng）量都能控製在Z小範圍以內。
　　焊接後的主軸密封段，表麵光潔度很差（chà），必須在車床上進（jìn）行車削，使車削後表麵光潔度達到原圖紙設計要求（qiú）。
　　主（zhǔ）軸焊（hàn）接過程中，雖然在每層焊接以後，用榔頭（tóu）敲擊了一遍，消除了部分焊接應（yīng）力，但還會（huì）有一定的殘餘應力存在。為了完全消除焊接應（yīng）力，還應當對主軸進行加熱緩冷處理。
　　青天河電站2#機組主（zhǔ）軸密封用以（yǐ）上方法檢修，經過3年運行後（hòu），情況仍然良好。
(收稿日期（qī）：1999-11-02)
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