臥式混流水輪機組主軸密封的改造

摘要：本文介紹水輪機主軸密封的兩種形式，其中原來使用的盤根密封由于與主軸直接接觸，造成主軸磨損嚴重，漏水較大，經常停機檢修，直接影響經濟效益和安全生產。詳細介紹了改造為平板密封的具體過程和改造過程中一些細節，為同類機組特別是農村小型水電站提供了借鑒意義。

關鍵詞：水輪機 主軸密封 改造

1.水輪機主軸密封概述

水輪機主軸密封是設置在水輪機主軸與頂蓋間防止漏水的密封裝置，分為工作密封和檢修密封兩種，機組正常運行時使用的密封，稱為工作密封；機組檢修時使用的密封，稱為檢修密封。主軸工作密封有很多形式，主要分 為接觸式和非接觸式，接觸式也分為很多種，例如：活塞式、盤根式、平板式等，本文就是主要討論盤根式和平板式的密封裝置的。

2.改造前存在的主要問題

密封問題一直是困擾水電站和主機廠的一個主要問題，也是水電站日常檢修的主要工作量。我廠是一個七、八十年代投產的老舊水電站，水頭49米，裝有兩臺臥式混流機組，單機容量1600千瓦，河流泥沙含量也較多，機組設備老化嚴重，水輪機主軸密封更是一個老大難問題。原來機組出廠時，水輪機主軸密封是盤根密封，經過多年使用，密封效果越來越不理想。主要問題是主軸磨損，密封不嚴，漏水加大，漏水甚至竄入導軸承箱，于是盤根越壓越緊，主軸磨損就越來越嚴重，日常檢修維護頻繁更換盤根，盤根也越用越多，形成惡性循環，到后來，主軸竟被磨損了10毫米以上，形成一個凹頸，機組也因此需要每年進行大修，將機組解體，把磨損嚴重的主軸拆下，進行修補，再上車床加工，有時修補不到位，需要幾上幾下車床，檢修工作量很大，修補過程中如果控制不均勻，甚至造成主軸中心偏移或彎曲，直至報廢，造成極大經濟損失。平時機組停機頻繁，發電量大受影響，正常檢修計劃和安全生產也無法保證。

3.改造的具體過程和做法

經過我廠領導研究并請示上級后決定，對我廠兩臺水輪機組主軸密封進行改造，并確定了自主完成，分步實施的原則，經過多方比較探討和查找資料，最后決定選擇改造為平板密封，如下圖示：

具體工作過程如下：

3.1.將機組解體，由于前期盤根密封已造成主軸磨損，仍需對主軸進行一定的修補，但因改造后主軸與平板橡膠并不直接接觸，因此主軸修補后的光潔度不再有嚴格要求，工作量明顯減少。

3.2.拆除原來盤根密封的部件，包括盤根壓緊板。

3.3.制作一塊過渡板，由于原來盤根壓緊板較小，固定螺栓間距較小，沒有容納平板橡膠和抗磨板的空間，故需先制作一塊過渡板，用四顆沉頭內六角螺栓固定在原來盤根壓緊板的頂蓋位置，并保證螺栓不露頭。過渡板外圈鉆八個螺栓孔，用于固定平板橡膠和漏水收集器

3.4.裝上平板橡膠和抗磨板，調整平板橡膠與抗磨板的間距，一般它們之間間距不超過1毫米為宜。

3.5.裝上漏水收集器，接上水管以排出漏水。

3.6.組裝機組，主軸密封改造完成，通水試機。

4.本次主軸密封改造取得成功，經過幾年的運行與改進，有幾點經驗與大家分享：

4.1.關于平板橡膠的選擇。原來許多文獻推薦用8～10毫米厚的中硬耐油耐磨橡膠板，經我們多次比較和試驗，最后選定市面上容易購買的傳送帶橡膠板最為合適，因其內襯多層尼龍絲而具有強韌抗折耐磨的特性，只要不被磨穿，該主軸密封基本不會漏水。

4.2.該主軸密封在安裝橡膠板與抗磨板時，應在抗磨板上先涂上一層潤滑脂，否則機組剛啟動，橡膠板與抗磨板干磨，極易使橡膠板過熱損壞，只要機組開動后，橡膠板與抗磨板之間有了水壓力，就不會干磨了，經過一個檢修周期后，橡膠板與抗磨板可同時更換，抗磨板經過修復，可作為備件供下次使用。

4.3.該主軸密封更換時，若主機不需檢修，則橡膠板可用曲線鋸依尺寸將中心挖去，用皮帶沖沖出螺栓孔，再用鋒利的刀具將橡膠切開，套進主軸后，再用502膠水粘牢即可，不需從主軸后部套進，也就不需拆開尾水彎管、轉輪等部件，大大減輕了工作量。

5.改造后的效益和意義

經過此次主軸密封改造，我廠的檢修工作量和停機時間大大降低，在一個檢修周期內可不需更換主軸密封，即使更換，在配件備足的條件下，也僅需很少時間即可完成。經過三年多的運行，本次主軸密封改造取得成功，為我廠創造了可觀的經濟效益，保證了安全生產，它不僅簡單易行，而且投資少，見效快，為同類機組設備，特別是農村小型水電站的老舊設備改造提供了借鑒意義。

參考文獻：

[1]《水輪機》 史振聲 1991

[2]《低壓水輪發電機組運行與維護》 童建棟 徐招才 1999