碗米坡水电厂机组主轴密封结构优化改造

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1、第3O卷第6期湖南电力HUNANELECTRICPOWER2010年12月doi：10．3969／j．issn．1008-0198．2010．06．017碗米坡水电厂机组主轴密封结构优化改造孙波(湖南五凌电力有限公司碗米坡水电厂，湖南保靖416500)摘要：水轮机主轴密封装置运行可靠性是困扰目前国内水电厂设备管理的一个难题。2005年以前碗米坡电厂主轴密封装置运行中非正常磨损较为严重，影响机组稳定运行。为改善主轴密封运行状态，专业人员对主轴密封装置结构进行分析研究和改进优化，经过实际运行证实效果较好，避免了机组因设备损坏而造成的不安全事件发生，提高

2、了电厂的发电设备等效可用系数，为实现较好的发电效益提供了保证。关键词：主轴密封；磨损；优化；原理分析中图分类号：TM312；TV734．2文献标识码：B文章编号：1008-0198(2010)06-0056-031概述碗米坡水电厂装有3台单机容量80MW的混流式水轮发电机组。水轮机型号为PO(50)一U一大轴525，主轴密封采用主、辅密封配合结构，主密封为“H”型橡胶密封，顶部辅助密封为平板密封。“H”型密封为耐油耐磨橡胶，固定在凹槽结构内组成环形密封圈，利用清洁压力水在密封上、下腔形成水压差，使密封圈与连接在主轴上的不锈钢抗磨环形成密封状态，起到

3、止水密封作用。主轴密封结构如图1所示。检修密封材料为实心橡胶，工作时需通压力为0．6～0．7MPa的压缩空气。2主轴密封装置运行情况图1碗米坡主轴密封装配(局部)“H”型橡胶端面密封装置的特点是：橡胶密封静止，抗磨环随机组大轴转动。自2004年2月组共更换了9个端面密封，尤其严重的是2008年投产以来，电厂问隔性地出现多次主轴密封磨损的3月23日2号机组发生了因主轴密封磨损导致的现象，并且多出现于汛期机组满负荷运行期间，尤非停事件。其在机组大负荷变化及汛期尾水位变化时出现磨损3端面密封磨损原因分析的现象。由于压力波动导致端面密封橡胶环与抗磨环接触程

4、度发生改变，不停旋转的抗磨环摩擦产生端面密封磨损的根本原因是设计中只重视的热量不能通过冷却水及时带走，密封装置有时甚“密封”，认为密封越严，止水效果就越好，但忽至因为接触摩擦散发出烧焦的橡胶臭味。解体检查视了密封得太严会导致2个摩擦面之间无法形成冷发现密封基本损坏，截至2008年10月止，3号机却润滑条件的情况。因密封在运行过程中与下方的收稿日期：2010-08-05第30卷第6期孙波：碗米坡水电厂机组主轴密封结构优化改造三±不锈钢抗磨环形成紧密接触状态，接合面之间没有形成均匀的水膜，从而造成端面密封因磨擦过热而烧损。经分析，主轴密封在设计上存在如

5、下不合理的地方：(1)主轴密封排水孔偏少，排水不畅导致主轴密封与抗磨板之间不能充分润滑。主轴密封的上部是技术供水水压，下部与转轮室相连，内部为转轮室压力，一般情况下技术供水压力为0．15～0．3MPa，上部压力大于下部压力使密封与抗磨环结合压紧；水压平稳时2个部件间间隙保持均匀，水流相对顺畅，水压波动时，主轴密封与抗磨板间间隙随压差变化，当间隙过小时，排水受阻，容易造成主轴密封磨损加剧，不利于端面密封的长期运行。(2)主轴密封抗磨环组合缝有2mm左右的缺口间隙，此为机组安装时抗磨环尺寸及施工工艺问图2端面密封结构改进示意题，当机组运行经过振动区域或

6、水压波动强烈时，由于缺口不平滑产生切削，可能加剧密封磨损。4．2第2阶段结构改进(3)端面密封的宽度比抗磨板宽9mm，机组在运2008年3月23日，2号机组主轴密封异常磨行中，端面密封在水压作用下夹着抗磨板作圆周运损，并导致机组非计划停运。电厂再次组织设计，动，这时抗磨板的立面对端面密封产生一定的切削工程公司以及电厂专业人员对此问题进行了专题讨力，其切削力与主轴密封供水压力成正比，加剧端论，分析异常磨损原因并制定了改进措施：(1)1面密封磨损。(4)辅助平板密封的配合间隙较小，号机端面密封上垂直布置12个20mm的排水孔，排水不畅也是导致磨损的原因

7、之一。在抗磨环上径向对称增加8条宽约2mm，深约1．2mm的排水沟槽。(2)2号机端面密封中部垂直方4主轴密封优化改进情况向增加7个①20mm排水孔，目前的总排水孔为114．1第1阶段结构改进个；在端面密封底部(与抗磨环磨擦面)径向方因机组存在开机时端面密封磨损厉害且伴有烧向增加8条深2mm、宽2mm的水槽，在端面密封焦的橡胶臭味现象，设备厂家于2005年2月对原上部径向对称增加4个排水孔(开槽示意见图3)。设计进行了改进：(1)端面密封周向均匀布8个(3)3号机端面密封上增加4个2Omm排水孑L，直径为16mm排水孔，以增加润滑水排水量。(2)目

8、前总共有8个(1)20mm排水孑L。(4)主轴密封供对端面密封“H”型底部的内、外两侧进行切削，水压力由原来的0．1～0．