郭宏亮　宋成宇

（哈爾濱電機廠有限責任公司（sī），黑龍江哈爾濱　150040）

　　摘　要：紅石電（diàn）站為定（dìng）漿（jiāng）軸流式機組，其主軸密封原先為（wéi）老式的雙平板形式密封，經過多年的運行已經難以磨損老化嚴重，漏水（shuǐ）量較（jiào）大。所以要改造更換為現在通常（cháng）采用的徑向（xiàng）密（mì）封結（jié）構形式。徑（jìng）向密封雖然也有一定的漏水量，卻是（shì）以可控的技術供水來壓製被密封的流道內的水，該結構形式比較簡單，占用空間小（xiǎo），且耐磨損性能高。本文主要針對這個改造項目進行方案的設計論證，對比兩種密封形式（shì）的優劣對（duì）比。結合圖示介紹了徑向密封的主要結構形式、工作原理、改造（zào）的範圍以及對舊有設備（軸襯）的改造說明。介紹了幾個重要部件的結構和材料。Z後列舉了徑向式密封的一些應用實例。

　　關鍵詞：雙平板；徑向密封；軸襯；彈簧；L型密（mì）封；密封塊

　　0.引言
　　吉林紅石水電廠建於（yú）20世紀80年代，電站裝有4台51MW水輪發電（diàn）機組，主（zhǔ）軸密封均采用雙平板式密封形式，如圖1所示（shì）。目前，經過（guò）20多年（nián）的投產、運行，密封裝置各部件配合尺寸出現較大變（biàn）化，主軸密封（fēng）檢修後亦無（wú）法達到相應配合（hé）要求，造成主軸密封漏水（shuǐ）量增加（jiā），頂（dǐng）蓋水位超標，嚴（yán）重（chóng）威脅到機組的安全運行。

 

　　基於（yú）目前主軸密封（fēng）的運行情況，有必要進行主軸密封的改（gǎi）造換型（xíng）可行性研究，以期減小（xiǎo）主軸密封漏（lòu）水量，增（zēng）強主軸密封運行穩定性，保障機組的安（ān）全運行。
　　一、改造方案 　
　　1.結構示意
　　目前，國內水輪機主（zhǔ）軸密封改造，主（zhǔ）要（yào）針對機組運行一二（èr）十（shí）年以上的，橡膠平（píng）板密封、活（huó）塞水壓端麵密封等密封形式，上述密封的特點是密封穩定性差，漏水（shuǐ）量受尾水位波動的影響較（jiào）大，尤其運行數年後，漏水量大、穩（wěn）定（dìng）性差的問題（tí）很難解決。根據機組布置結構、尾水位變化情況、廠房清潔（jié）水壓力條件，以及業主對機（jī）組穩定（dìng）運行、檢修（xiū）、維護的考慮，推薦采用徑向密封+L型（xíng）密封組合形（xíng）式。徑向密封結構示意圖，如圖2所示。

 

　　2.工作原理 　
　　主軸密封由主（zhǔ）密封（兩（liǎng）層（céng）徑向（xiàng）塊密封）及輔助密封（一層L型（xíng）密封）組成。裝配主要由密封座、密（mì）封支（zhī）架I、密封支架II、密封（fēng）支架III、密封塊、軸襯、水箱、彈簧、供水管路等部分組成，工作密封副為密封塊和（hé）軸襯，其中密封塊采用高分子材料（liào），此材料具有良好抗磨性、使用壽命長（zhǎng）等特點。抗磨軸襯材料采用不鏽鋼板0Cr13Ni5Mo，此材料抗磨損和抗空化（huà）性能很好等（děng）特點，這兩種材（cái）料現在被廣泛應用徑向自平衡水壓密封工作密封（fēng）副上。主軸密封在運（yùn）行時需采用清潔水潤（rùn）滑，潤滑水的壓力高於被密封（fēng）水腔的壓力，所以被密封的水泄漏很小，漏出的（de）水大部分為密封潤滑水，密封塊位於各個密封支架（jià）之間，通（tōng）過（guò）彈簧形（xíng）成整（zhěng）體，通過（guò）水壓和彈簧的徑向（xiàng）力的聯合作用（yòng），密封塊貼緊在軸襯上，機組在正常運行時（shí），密封塊與軸襯之間通過供給壓力清潔（jié）水建立起水膜，水膜起（qǐ）密封和潤滑作（zuò）用，減（jiǎn）少密（mì）封塊的磨損。當密封塊的密封表麵被磨損（sǔn）時，密封塊可（kě）以在水壓和彈簧的（de）作用力下徑向移動，這樣密封具有了自補償能力。
　　為減小密（mì）封漏水量，在主密封（fēng）上部還設有一（yī）層L型（xíng）密封，在主密封漏水水壓（yā）的作用下，L型密封（fēng）產（chǎn）生變形貼（tiē）近主軸軸襯，在L型（xíng）密封與（yǔ）主（zhǔ）軸軸襯間形成水膜（mó），起到潤（rùn）滑及密封作用。
　　哈爾濱電機廠擁有（yǒu）自主計算軟件，對徑向（xiàng）密封的運行性能進行定量（liàng）分析。
　　3.改造的範圍
　　原機組密封零件均需更換，包括原主軸軸襯、底座及與（yǔ）底座的連接螺栓、主軸密封主體零件等。
　　4.新舊部（bù）件接（jiē）口的處理 　
　　底座與原導流錐連接的螺孔可（kě）使用原有的M30螺孔，底座與導流（liú）錐之間設置橡膠石棉墊，為保證安裝的可靠性，新（xīn）底座（zuò）與原導流錐的（de）把合螺栓分布（bù）位置可按（àn）原機組（zǔ）配置。軸襯與主軸采用過渡配合，利（lì）用軸身上原有的Φ960/Φ955台階軸向定位（wèi）。軸襯采用（yòng）分瓣結構，與主軸裝配後，分半麵焊接封水焊縫（féng）。具體結構可根據電站的具體施工條件進行合理改動。
　　5.各部件的材料（表1）

　　6.性能分析（xī）結（jié）果（表2）

 

　　檢修（xiū）密封氣源壓力：0.7MPa
　　清潔潤（rùn）滑水源壓力：Z高壓力0.3MPa，運（yùn）行實際壓力（lì）在0～0.3MPa之間調節。
　　清潔潤（rùn）滑水（shuǐ）流量：計（jì）算值需要190 L/min，實際需要考慮餘量。
　　漏水量：計算值Z大漏水量94.28 L/min。該計（jì）算過程沒有考慮L型密封的作用，所以實際漏水量會更小。
　　7.應用實例
　　該形式密封的應用（yòng）實（shí）例（表3）：

　　結論（lùn）
　　主軸密（mì）封改造（zào）方案滿足紅石電廠水輪機現有的結構布置，對導水（shuǐ）機構無改動，主軸密封改造後，結構會更（gèng）加緊湊，運行更加可靠，漏水量小。該改造方案幾乎不需外（wài）加設備或係統，滿（mǎn）足（zú）電廠（chǎng）現有條件的可實現性，完（wán）全滿足此次改造的需要。
　　參考文獻
　　[1]遊（yóu）光華.天荒坪抽水蓄能電站主軸密封改（gǎi）造[J].水電站機電技術，2005，28（2）：38-41.

來源：《中國新技術新產品》2016年第21期