接觸式密封蓋在水電廠的運(yùn)用

馬美香 蔡銀輝

（1.國電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠，四川 雅安 625304；2.國電大渡河檢修安裝有限公司，四川 樂山 614900）

接觸式密封蓋在水電廠的運(yùn)用

馬美香1蔡銀輝2

（1.國電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠，四川 雅安 625304；2.國電大渡河檢修安裝有限公司，四川 樂山 614900）

通過接觸式密封蓋在水電站的應(yīng)用，揭示了接觸式密封優(yōu)點(diǎn)，例舉了安裝接觸式密封蓋后的效果。

深溪溝；水電站；接觸式密封蓋

1 上導(dǎo)軸承、推力軸承結(jié)構(gòu)

深溪溝電站發(fā)電機(jī)為立軸半傘式，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上方設(shè)有上導(dǎo)軸承，下機(jī)架內(nèi)分別設(shè)有下導(dǎo)軸承和推力軸承，推力軸承裝于下機(jī)架中心體的油槽內(nèi)。推力軸承承受水輪發(fā)電機(jī)組所有轉(zhuǎn)動部件的重量和水推力構(gòu)成的組合載荷。推力軸承由14塊扇形瓦組成，采用巴氏合金瓦+彈簧簇支承結(jié)構(gòu)，彈簧支撐由日本東芝進(jìn)口。 上、下導(dǎo)軸承均采用分塊、油浸式、自潤滑、可調(diào)式巴氏合金瓦結(jié)構(gòu)。通過調(diào)整螺栓可方便調(diào)整軸承瓦與軸頸之間的間隙，瓦背面有球面支撐柱，徑向力通過支承柱傳到機(jī)架上。上導(dǎo)軸承由12塊瓦組成，用內(nèi)置抽屜式油冷卻器冷卻方式。下導(dǎo)軸承與推力軸承共用同一油槽，由30塊瓦組成，采用鏡板泵+外置油冷卻器冷卻方式。油冷卻器布置在下機(jī)架支臂上，每臺機(jī)3只。上導(dǎo)、推力油槽密封蓋板與機(jī)組大軸間運(yùn)行中處于一種相對高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動關(guān)系，因此要求它們間有足夠間隙，以防止二者摩擦造成設(shè)備損壞，較早設(shè)計常用方法是在密封蓋板與大軸間設(shè)置迷宮環(huán)密封，間隙密封材料為羊毛氈條。這種設(shè)計的間隙密封形式，當(dāng)羊毛氈條磨損或吸油后，機(jī)組運(yùn)行中迷宮環(huán)密封起到的密封作用相對較差，油槽油霧易通過密封蓋與大軸間隙溢出。

機(jī)組油霧的形成有幾個原因：機(jī)組上導(dǎo)、推力潤滑油溫度一般較低，滿負(fù)荷運(yùn)行有時有所上升，潤滑油在高溫度及旋轉(zhuǎn)運(yùn)行下會形成高壓、高溫油霧；機(jī)組旋轉(zhuǎn)，造成軸承油槽內(nèi)油面波動加劇，產(chǎn)生油泡，油泡破裂時形成油霧；機(jī)組旋轉(zhuǎn)會帶動軸承內(nèi)油流一起運(yùn)動，油流在高速運(yùn)動中受軸承內(nèi)擋油板及其他部件阻礙，撞擊中使油飛濺和霧化，形成油霧。機(jī)組轉(zhuǎn)動，使機(jī)組軸承內(nèi)部與外部間形成壓差，壓差的變化下軸承產(chǎn)生呼吸，由于蓋板與大軸間隙存在，呼吸過程會產(chǎn)生油霧溢出。

傳統(tǒng)陳舊密封設(shè)計不能滿足機(jī)組要求，如蓋板與大軸間隙處油霧外溢情況較嚴(yán)重，會造成機(jī)組運(yùn)行環(huán)境下降，使整個發(fā)電機(jī)滑環(huán)外罩內(nèi)部、風(fēng)洞內(nèi)部空氣中油霧含量增加，油霧凝結(jié)在滑環(huán)外罩內(nèi)筋板、電纜等處，形成油珠吸附在設(shè)備上，地面上油污易導(dǎo)致運(yùn)行和維護(hù)人員滑倒，增加設(shè)備衛(wèi)生工作量及清潔材料消耗，影響機(jī)組環(huán)境。還可能造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極、磁軛及定子線棒污染，油霧與灰塵在定子鐵芯通風(fēng)溝和轉(zhuǎn)子磁極通風(fēng)溝處堆積，造成發(fā)電機(jī)通風(fēng)散熱變差，影響發(fā)電機(jī)散熱效果；油霧和灰塵長期吸附在絕緣層上，對發(fā)電機(jī)線棒等絕緣造成腐蝕，使其絕緣性能下降，加速老化，易造成發(fā)電機(jī)線圈短路或擊穿，給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來潛在危害。

2 幾常用種密封的比較

（1）羊毛氈接觸式密封。氈圈密封一般用在較簡單系統(tǒng)中，以防止油泄漏的密封裝置，能防止粒度>0.7um的塵粒灰塵和污物進(jìn)入密封系統(tǒng)，羊毛氈纖維起雙重作用，通過毛細(xì)管組織能儲存大量油，消除無潤滑操作，防止?jié)櫥托孤┑酵饨纭Ｒ灿幸讚p壞、不能受壓，運(yùn)行工作壽命短的缺點(diǎn)。

（2）迷宮式密封。迷宮式密封是與運(yùn)動部件沒有接觸摩擦，并允許具有某些泄漏的有控制間隙密封。被密封系統(tǒng)流體是可壓縮流體，須通過特殊形狀分隔室，強(qiáng)制流體在窄的和寬的間隙中加速和減速以消耗壓力能，從而減少泄漏。由于與運(yùn)動軸沒有直接接觸可以在高轉(zhuǎn)速工況下正常密封。但作為非直接接觸密封，外界塵粒可以通過迷宮間隙進(jìn)入油槽，油霧可通過間隙溢出。

（3）迷宮式密封和羊毛氈接觸式密封相結(jié)合。油槽蓋板與大軸之間采用迷宮式密封，密封環(huán)與大軸間隙采用羊毛氈密封，但羊毛氈與大軸接觸不嚴(yán)密，且羊毛氈本身密度不夠，比較疏松，機(jī)組轉(zhuǎn)動會形成暫時性間隙，密封效果不理想。

（4）機(jī)械接觸式密封。密封蓋其密封齒與轉(zhuǎn)軸表面接觸，密封蓋的密封齒沿圓周為多等分結(jié)構(gòu)，每瓣均能與軸形成徑向跟蹤，依靠背面彈簧徑向自由前進(jìn)、后退，能緊隨大軸位移作徑向運(yùn)動，確保大軸擺動下一直保持與大軸的零隙接觸運(yùn)行，實現(xiàn)無間隙運(yùn)行，從而起到良好的密封效果。

3 接觸式密封蓋的安裝

（1）密封采用多等分結(jié)構(gòu)，密封結(jié)構(gòu)間隙小于0.05 mm。在密封面上開類似梳齒迷宮環(huán)式齒口，在其齒口內(nèi)安裝有彈簧和密封齒，密封齒沿圓周分布，每瓣均能與軸形成徑向跟蹤，且動作靈活，靠彈簧的作用可實現(xiàn)徑向前進(jìn)1mm 和后退2.5mm，在軸偏擺運(yùn)行時，密封齒可通過彈簧作用自動跟蹤調(diào)整其與轉(zhuǎn)軸間隙，實現(xiàn)蓋板與推力頭軸領(lǐng)間無間隙運(yùn)行。密封安裝簡單，無需調(diào)整間隙，密封在檢修時可根據(jù)情況更換密封齒。

（2）蓋板的金屬部分采用高強(qiáng)度鋁合金結(jié)構(gòu)，重量輕不易變形，安裝方便。密封齒采用非金屬耐磨特種復(fù)合密封材料，密封材料有自潤滑特性，及獨(dú)特分子結(jié)構(gòu)，吸噪音、抗靜電、比重輕、絕緣性能好，極高抗滑動摩擦能力、耐高溫、耐化學(xué)物質(zhì)侵蝕，材料自潤滑性能優(yōu)于用潤滑油的鋼或黃銅，從而在運(yùn)行中不會損傷轉(zhuǎn) 軸，不會引起轉(zhuǎn)軸震動及軸溫升高。油槽蓋底座面密封采用“O”密封條，密封性能比橡膠平板密封性能更優(yōu)，安裝更簡單。

（3）為保證內(nèi)部空氣與外部聯(lián)通，在油槽蓋面上安裝呼吸器，油槽內(nèi)部油霧經(jīng)過呼吸器過濾后形成滴狀，油滴重新落入油槽內(nèi)，而過濾后產(chǎn)生的干凈氣體則經(jīng)過呼吸器排出，阻止油霧外溢，外部空氣能與內(nèi)部的聯(lián)通，防止油槽內(nèi)部產(chǎn)生高溫、高壓氣體，防止油霧壓力過大破壞密封。

4 應(yīng)用運(yùn)行情況

經(jīng)實際運(yùn)行，未發(fā)現(xiàn)油污及油霧飄散現(xiàn)象，為機(jī)組安全、穩(wěn)定、文明運(yùn)行提供保障。機(jī)組經(jīng)過多年運(yùn)行，無油霧外溢現(xiàn)象產(chǎn)生，檢查發(fā)現(xiàn)滑環(huán)外罩內(nèi)、風(fēng)洞內(nèi)、風(fēng)閘、定轉(zhuǎn)子線棒及磁軛等設(shè)備部件無油漬，從設(shè)備源頭消除油霧外溢發(fā)生，消除隱患。

結(jié)語

水輪發(fā)電機(jī)組內(nèi)部發(fā)生的油霧甚至甩油現(xiàn)象，在很多水電廠中不同程度地存在著，給機(jī)組的安全運(yùn)行造成了一定隱患，影響設(shè)備健康及電廠的整體形象，所以及時有效地處理機(jī)組油霧有重要意義。經(jīng)過深溪溝四臺發(fā)電機(jī)組上導(dǎo)、推力油槽蓋密封應(yīng)用實踐證明，機(jī)械接觸式密封可以有效抑制油霧外溢現(xiàn)象，值得推廣。

[1]唐鳳姣，董箐.水電站水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計簡介[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2011.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.082