叶片式主轴密封及其应用-论文.pdf

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1、第33卷增刊1四JII水力发电Vo1．33，Supplementl2014年8月SichuanWaterPowerAug．，2014叶片式主轴密封及其应用刘洪强，阳述辉，刘宇(1．四川省都江堰人民渠第二管理处星火电站，四川德阳618000；2．德阳金宇电机备件制造有限公司，四川德阳618000)摘要：中小型水电站采用接触式主轴密封结构，磨损后漏水问题较为突出。为解决该问题，设计了一种新式主轴密封——叶片式主轴密封，其主要特点是采用间隙式结构，在恰当选取结构参数后便可达到在机组运行中不漏水。该主轴密封制造、安装简

2、单，使用寿命长，克服了以往主轴密封接触磨损的缺陷。关键词：主轴密封；止水叶片；组合结构；间隙；接触中固分类号：TV7；TV737；TV738文献标识码：B文章编号：1001-2184f2014)增-0164-021水轮机主轴密封存在的磨损与漏水问题水轮机主轴密封是水轮发电机组的重要部件，由于机组型式多样，其主轴密封结构有较大差磨环异。图1所示橡胶活塞式主轴密封中的橡胶活塞在供水系统提供的0．4MPa的压力水作用下与抗磨环紧密接触，从而阻止了漏水的通过。理想的状态是旋转的橡胶活塞与抗磨环间形成很薄的一进水孔层水膜

3、，两者间的磨损很小，可以阻止漏水的通过。但是，对于大多数中、小型水电站来讲，水质差、泥沙含量较重而无法形成这种理想状况，机组图1橡胶式主轴密封结构图运行中橡胶活塞及抗磨环磨损很大，同时，由于泥沙进入密封槽，影响了橡胶活塞的灵活动作，一段甩时间后橡胶活塞与抗磨环不能紧密接触而使漏水量急剧增加，有的电厂采用多台抽水泵日夜排水也难以排除漏水，从而不得不停机检修更换。图2所示的盘根式主轴密封靠盘根与主轴紧密接触而止水。同样，由于水质不好，盘根易磨损退让，漏水增大时需经常更换盘根或增加压盖紧力，常年累月，主轴被磨出较深的

4、沟槽，只有对主轴实施修复后才能使用。图2盘根式主轴密封结构图2叶片式主轴密封的结构及原理顺时针旋转，固定密封圈与顶盖或前盖固定。转笔者以上所介绍的两种常用的主轴密封均为动密封圈上设有两组止水叶片，一组轴向止水叶接触式主轴密封，都因为接触磨损而产生破坏。片，类似于螺旋泵密封的多头螺纹；一组径向止水为了克服接触式主轴密封这一固有缺陷，我们设叶片，类似于离心泵叶片。我们将这种主轴密封计出了一种间隙式主轴密封，其基本结构如图3结构称为叶片式主轴密封。所示，包括转动密封圈与固定密封圈。其转动密叶片式主轴密封的止水压力P与

5、转速n、止封圈与转轮或主轴固定，机组运行时随主轴一起水叶片长度、叶片倾角OL、叶片间距t以及转动收稿日期：2014-04—14密封圈与固定密封圈之间的间隙d有关。由于进皿Siekm~W~aerPower刘洪强等：叶片式主轴密封及其应用2014E增刊1图3I司隙式主轴密封结构图人间隙的漏水运动情况复杂且不稳定，该关系可图4改造前的原主轴密封结构图通过实验由一些关系曲线描述。为了简化实验且在实际应用中容易加工制造，我们将叶片宽度取为定值，同时亦将间隙d取为定值。考虑到主轴抬机及窜动因素，轴向间隙取值较大，而径向间隙

6、则考虑轴承间隙及磨损取值较小。实验中，我们使用了一定尺寸的转动密封圈和固定密封圈，并对转动密封圈的叶片倾角及间距作了多样选取。实验中，换用不同的转动密封圈，取得了在叶片间图5改造后的主轴密封不意图距t一定时，不同转速n下止水压力P与叶片角密封的安装空间。改造后的主轴密封如图5所示。度的关系曲线；以及在叶片角度一定时，不转动密封圈采用两组轴向止水叶片和一组径向止同转速下的止水压力P与叶片间距d的关系曲水片，固定于水轮机主轴法兰上，机组运行时随主线。在具体的水轮机主轴密封的改造中，设计人轴一起转动，固定密封圈固定于

7、顶盖上。该结构加员可以根据这两种关系曲线恰当地选取叶片角度工制造简单，安装方便，同时省去了供水系统。及间距进行设计。根据原主轴密封的空间大小，叶该主轴密封经过一年时间的运行，安全可靠，取得了非常明显的效果：由于不漏水，在丰水期，1片式主轴密封可采用单一或组合式结构，投入运行后主轴密封产生的止水压力P与顶盖漏水压力平样机可以超负荷发电，出力可达3900kW，在整个发电周期内主轴密封均安全运行。与之相比，2样衡时漏水将止于间隙的某一位置而不能漏出。3叶片式主轴密封在星火电站中的应用及效果机由于采用原来的主轴密封，洪

8、水期发现漏水量加大，需停机两天更换抗磨环且经过一个月时间根据叶片式主轴密封的基本结构和原理，漏水量又加大，只好减负到3500kW以下运行，2013年4月，我们对星火电站1#机主轴密封进行了改造。星火电站安装两台主轴混流式水轮发电同时采用抽水泵排除机坑中的积水。4叶片式主轴密封的特点机组，单机容量为3600kW，水轮机型号为HL80一LJ一84，设计水头87m，转速为750r／min。原