水輪機主軸密封更換的捷徑

楊春華，楊 忠，陳來新

(大理供電局西洱河電廠，云南 大理 671000)

水力發(fā)電廠水輪機的主軸密封是水輪機的一道重要保護裝置。密封裝置的工作條件決定了它必然會有磨損或漏水。如果主軸密封漏水嚴重，會使水導軸承進水，油質(zhì)劣化，發(fā)出“水導油位過高”信號，甚至會淹沒水導軸承，造成停機事故，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行構成威脅。因此，水輪機的主軸密封裝置需要經(jīng)常檢修或更換。由于水輪機主軸密封一般裝設在主軸法蘭的上方，地方狹窄，照明不足，檢修工作條件較差。因此，在設計上要求密封裝置結構簡單、輕便、容易檢修、便于更換；在檢修中要求保證質(zhì)量，盡量延長檢修的周期。

水輪機主軸密封裝置的形式很多，各有優(yōu)缺點。但就是同一種形式的密封，裝在不同的水電站，其止水性能和使用壽命往往也不一樣。因此，各水電廠在水輪機主軸密封裝置的檢修中，應根據(jù)具體情況具體分析的原則，制訂出適合電廠實際的檢修措施，探索出方便快捷的檢修方法。一旦主軸密封損壞、需要檢修或更換時，電廠能在較短的時間內(nèi)檢修或更換完畢，保證機組盡快投入運行，避免機組被迫停運事故的發(fā)生，保證密封裝置有良好的止水效果和較長的使用壽命，保證機組安全、穩(wěn)定、連續(xù)運行。

1 主軸密封結構

西洱河電廠1，2，3，4級電站，共裝設13臺水輪發(fā)電機組，主軸密封全部使用V型邊矩形橡膠端面結構的密封裝置，如圖1所示。

在運行中常出現(xiàn)水輪機主軸密封橡膠圈磨損、燒壞的情況。一旦出現(xiàn)這種情況，水輪機主軸漏水就會增大；嚴重時機坑噴水，大量的主軸漏水噴到水導軸承油盆里，使?jié)櫥腿榛S瓦溫度升高。如果此時再遇到機坑排水不暢或排水口堵塞，漏水就會漫過機坑，流到水機層地面上，水導軸承的油也會隨著漏水漂流到地面上，可能發(fā)生直流系統(tǒng)接地、短路，水導軸承瓦溫升高導致緊急停機事故。當發(fā)生上述情況時，就必然要更換水輪機主軸密封。

2 主軸密封漏水增大的主要原因

(1) 潤滑水質(zhì)較差、水中含沙量大、導致橡膠密封圈過度磨損，使主軸密封漏水增大。

(2) 密封水壓調(diào)整過大，增加橡膠密封面與小轉環(huán)之間的磨損，降低使用壽命。

(3) 由于水污染嚴重，水中固形漂浮物增多，固形漂浮物卡在橡膠密封圈和小轉環(huán)之間，使主軸漏水增大。

(4) 由于小轉環(huán)是分瓣組裝的，如果加工面光潔度不夠或者組裝得不好，結合面有錯口(與橡膠密封圈的摩擦面不在同一個平面上)，就會加速橡膠密封面與小轉環(huán)之間的磨損，降低使用壽命。

(5) 由于某種原因，潤滑水源中斷，橡膠密封圈卡在槽內(nèi)不能下落,造成橡膠密封圈與小轉環(huán)干摩擦而燒損。

(6) 在機組甩負荷或緊急停機、導水葉快速關閉時，由于水流慣性的作用，在轉輪室和尾水管段產(chǎn)生脫流，使轉輪室內(nèi)出現(xiàn)真空，主軸密封供水中斷(頂蓋供水時)。當尾水倒灌時，產(chǎn)生抬機現(xiàn)象。此時橡膠密封圈在抬機壓力作用下，與小轉環(huán)強硬摩擦而燒損。

3 正常更換主軸密封的作業(yè)步驟

當主軸密封損壞漏水增大，危及機組安全運行時，必須立即更換主軸密封。正常更換主軸密封的作業(yè)步驟如下：

(1) 停止機組運行，并做好防止機組轉動的措施。全關蝶閥、旁通閥、導葉，投入導葉接力器鎖錠。

(2) 主軸定位，防止位移。用對稱的4塊下導軸瓦抱緊主軸；在主軸定位中，要注意百分表的讀數(shù)；主軸固定后，百分表應“調(diào)零”。

(3) 拆下水導軸承溫度計、油位信號器、冷卻水管接頭、上油盆蓋等附件。

(4) 抽出水導油盆內(nèi)的透平油。

(5) 拆出水導軸承冷油器、上油盆。

(6) 按程序拆出水導軸承及下油盆蓋。

(7) 解脫導葉接力器推拉桿與控制環(huán)的銷子。

(8) 解開雙連臂，吊起控制環(huán)和支持環(huán)。

(9) 拆出轉動油盆。

(10) 拆卸小轉環(huán)，將其分解成2瓣取下。

(11) 取出主軸密封。

(12) 清潔水導油盆等。

(13) 更換密封圈，然后按照導水機構和水導軸承安裝調(diào)整工序裝復上述部件，安裝程序與拆卸程序剛好相反。其間還要復核導葉間隙、軸承間隙等。

1992年8月，1級電站1號機組大修完成后，開機試運行。水輪機在開始運轉的幾分鐘后，在發(fā)電機層就聞到一股非常濃烈的橡膠焦臭味。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，1號機水車室內(nèi)濃煙滾滾。采取緊急停機，待濃煙消散后，檢查為主軸密封燒壞，決定辦理大修工作延期手續(xù)。按照上述步驟更換主軸密封，10個檢修人員輪流加班搶修，用了30多h才把主軸密封換好。

4 HL160-LJ-140型水輪機主軸密封快速更換

云南電網(wǎng)公司大理供電局西洱河電廠主要承擔著大理地區(qū)電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻和調(diào)相任務，機組運行時段都是在負荷高峰期。由于洱海是多年調(diào)節(jié)的天然水庫，西洱河電廠的主要發(fā)電任務都是在每年的3～5月。當運行中的機組出現(xiàn)故障時，由于電廠的特殊性，很難申請停機處理缺陷；但如果不及時消缺，小缺陷就會發(fā)展成為大事故。即使值班調(diào)度員同意電廠的消缺申請，所給的消缺時間也很短暫，特別是像更換水輪機主軸密封這樣的工作，很難做到在給定的時間內(nèi)完成檢修任務。一旦機組強迫停止運行超過8 h就要算作設備一般事故，中斷安全紀錄，接受經(jīng)濟責任考核，給電網(wǎng)安全運行造成威脅和電廠造成經(jīng)濟損失。對這些要求檢修時間短、工作量大、技術含量高的檢修工作，作為檢修人員，必須想盡辦法，根據(jù)具體情況具體分析的原則，制定出適合本廠實際的檢修措施，探索方便、快捷、安全、優(yōu)質(zhì)的檢修方法，以保證機組盡快投入運行，避免發(fā)生機組被迫停運的設備事故。

對HL160-LJ-140型水輪機，經(jīng)長期的檢修維護工作總結出了一套快速更換主軸密封的方法，該方法不用拆開雙連臂、水導軸承、支持環(huán)和控制環(huán)等部件。因為這種機組的支持環(huán)和控制環(huán)在180°的方向上開有2個窗口,支持環(huán)窗口400 mm×200 mm，控制環(huán)窗口560 mm×280 mm，而小轉環(huán)是卡在大軸上隨著大軸轉動的，只要機組停止轉動后，手動調(diào)整導葉開度，將支持環(huán)和控制環(huán)的2個窗口重合，檢查小轉動環(huán)接合面是否在支持環(huán)和控制環(huán)窗口的中間便于拆卸的位置處，如圖2所示。如果不在中間位置，則需要重新調(diào)整。將機組慢速轉動一個角度就剎車,使小轉動環(huán)接合面停留在支持環(huán)和控制環(huán)窗口的中間便于拆卸的位置，然后做好防止機組轉動的措施，關閉調(diào)速器壓力油源，準備好照明燈具和專用工具，將手伸進控制環(huán)與支持環(huán)的兩個窗口內(nèi)，拆開小轉環(huán)組合螺絲，將其分解成兩瓣，用起子或撬棍撬出舊的橡膠密封圈，清潔密封座，塞進新的橡膠密封圈，裝復小轉環(huán)，不到3 h就能更換完畢，可謂是快速高效，省時省力。更重要的是可以在值班調(diào)度員給定的時間內(nèi)按時、按質(zhì)完成設備搶修任務，避免了考核事故，增加了安全記錄，保證了電網(wǎng)安全運行。

2007-04-26，西洱河2級電站2號水輪機主軸密封損壞，大量的主軸漏水噴到水導軸承油盆里，使?jié)櫥腿榛S瓦溫度升高。申請緊急停機，消除缺陷。根據(jù)經(jīng)驗判斷，需要更換主軸密封。向值班調(diào)度員提出停機搶修申請，但是在負荷高峰期，值班調(diào)度員同意申請，但只給4 h的搶修時間。采用了新方法更換主軸模范，只用了3 h，就完成了主軸密封的更換。如果按正常更換水封的作業(yè)程序根本不可能按時完成任務。

用上述方法更換水輪機主軸密封，避免了考核事故，保證了電網(wǎng)的安全運行，還極大地縮短了搶修時間，減少勞動強度。這是一個具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益,值得推廣的檢修方法。

5 注意事項

(1) 橡膠密封圈在廠家出廠時是一個完整的圓圈，更換時要把它鋸斷，并根據(jù)機組的旋轉方向鋸割搭接口，搭接口應鋸成30°～45°角，安裝時上搭口的方向應與機組旋轉方向一致，如圖3所示。

(2) 新的橡膠密封圈往往由于澆鑄的原因，潤滑水孔不通，因此安裝前應該仔細檢查橡膠密封圈上的潤滑水通孔是否暢通，如有不通的孔應將其疏通，并在密封面上開一條5～10 mm寬，3～5 mm深的引水溝槽，以免燒損密封圈。

(3) 裝好密封圈后，要仔細檢查橡膠密封圈能否在密封槽內(nèi)上下移動,應能通過密封水壓的調(diào)整,來調(diào)節(jié)密封圈與小轉環(huán)的壓力。

(4) 全部裝復后，應進行通水試驗，調(diào)整密封供水壓力，檢查密封效果，允許有少量的漏水。

6 結束語

西洱河電廠2級和4級電站共裝有8臺型號為HL160-LJ-140型水輪機，可以用上述方法更換水輪機主軸密封，或者說只要支持環(huán)和控制環(huán)上開有窗口，通過調(diào)整導葉開度，能將支持環(huán)和控制環(huán)的窗口重合，就能拆卸小轉環(huán)的機組，都可以用上述方法更換主軸密封。

根據(jù)電廠實際設備情況，制定檢修措施，探索方便快捷的檢修方法，能避免設備強迫停止運行事故，能贏得事故搶修時間，保證機組和電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、連續(xù)運行。收到了顯著的社會效益、安全效益和經(jīng)濟效益。