桐柏蓄能電站3號機主軸工作密封甩水原因分析及其處理

2017-09-26 03:34:48樊衛彬趙鋒

水電站機電技術 2017年9期

樊衛彬，趙鋒

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江天臺317200）

樊衛彬，趙鋒

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江天臺317200）

介紹了桐柏蓄能機組主軸工作密封的結構和工作原理,分析了機組主軸工作密封甩水的原因及采取的相應處理。

抽水蓄能機組；主軸工作密封；甩水；密封條

桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺縣棲霞鄉百丈村，是一座日調節純抽水蓄能電站。安裝有四臺立軸單級混流可逆式水輪發電機組，單機容量300 MW，總裝機容量1 200 MW，額定轉速300 r/min。為了適應尾水水位110.0～141.17 m大幅變化，主軸工作密封采用的是液體靜壓軸向機械式密封。

1 主軸密封的結構及工作原理

機組主軸工作密封的形式為液體靜壓軸向機械式密封，密封塊材料為酚醛樹脂合成材料。主要由移動環、支撐環、導向環、抗磨環、壓緊彈簧及調整裝置、密封塊、集水槽及蓋板、4根RTD以及密封塊的磨損測量裝置組成（如圖1所示）；抗磨環安裝在大軸保護罩上，帶凹槽的密封塊裝在可垂直滑動的移動環上，通過移動環與導向環間彈簧壓緊在抗磨環上。在密封板的凹槽內注入清潔的壓力水以潤滑和冷卻密封塊與抗磨環的摩擦面。主軸密封具有自調節的功能，主要是因為在主軸密封塊上有4根均壓管，下腔與尾水連通，上腔通至移動環的上端面，這樣就使得移動環的上、下端面的水壓平衡，不論是發電工況還是抽水工況都不會導致移動環抬起或與轉動抗磨環抱死。主軸密封的潤滑水通過12根水管進入兩個密封面之間，形成一層水薄膜，轉動抗磨環和固定密封塊之間不會直接接觸，它的水膜間隙是靠16根壓緊彈簧的預緊力來調整的。

主軸密封潤滑水來自尾水，經增壓泵加壓、再經濾水器后供應主軸密封，正常水壓力為0.3～1.1MPa，流量為6.6 m3/h，正常水膜厚度為40μm。其功能主要通過密封塊與轉動環之間形成的水膜防止發電調相或抽水調相時轉輪室中跑氣,另外還阻止尾水經大軸與內頂蓋構成的間隙上溢，控制機組旋轉部分和固定部分的漏水量，防止水導軸承和頂蓋被淹，造成水淹廠房事故。

圖1.軸密封結構示意圖

2 主軸工作密封甩水情況及原因分析

2.1.軸工作密封甩水情況

3號機組抽水調相啟動過程中壓水時主軸密封有甩水現象，通過上位機統計發現3號機調相壓水補氣較正常情況下頻繁（正常情況下，3號機壓水保持到補氣間隔時間在4 min 20 s左右，補氣3 min 30 s，主軸密封甩水情況下補氣間隔時間為2 min 30 s左右，補氣5 min），補氣時間明顯偏長；機組在抽水調相轉抽水或轉停機過程中，主軸密封甩水情況更加嚴重，特別是轉輪室壓縮氣排空的瞬間；機組轉抽水后甩水現象消失，機組在發電工況下同樣不存在甩水情況。監控系統顯示甩水情況下，主軸工作密封溫度、冷卻水流量均正常。

2.2.水原因分析

根據上述甩水情況，初步判斷可能原因有：1）主軸工作密封密封塊磨損嚴重；2）主軸工作密封導向環、支撐環與移動環之間密封損壞；3）密封塊壓緊彈簧損壞，彈簧無法壓緊主軸密封塊。具體分析如下：

（1）主軸工作密封密封塊磨損嚴重

3號機甩水后結合機組定檢，將主軸密封水箱頂蓋拆卸下移開，用深度尺測量主軸密封移動環頂端到主軸密封支撐環面的高度差（如圖2），記錄廠房安裝場、副廠房、機組上游側、機組下游側四個方向的高度（如表1），根據表1測量數據可知，磨損塊基本無磨損，情況良好，故可以排除主軸密封塊磨損嚴重導致甩水的可能性。

圖2.軸密封分解后內部示意圖

表1.號機主軸密封四個方向高度差測量數據記錄表

（2）主軸工作密封導向環、支撐環與移動環之間密封損壞，密封塊壓緊彈簧損壞、彈簧無法壓緊主軸密封塊

3號機甩水后結合機組定檢，將主軸密封水箱頂蓋拆卸下移開，在啟動主軸密封增壓泵的情況下，檢查發現移動環與大軸間、移動環與支撐環間有水涌出，并且在手動給轉輪室壓水情況下，移動環與大軸間、移動環與支撐環間涌水更加嚴重，考慮到主軸密封塊基本無磨損的情況下，可以斷定主軸工作密封導向環、支撐環與移動環之間密封損壞，密封塊壓緊彈簧損壞、彈簧無法壓緊主軸密封塊這兩個原因是導致甩水的根本原因。