浮動式主軸密封漏水量分析

許幫 侯小莉 蔡佳恒

摘要： 某電站機組在改造增容中，更換了主軸密封形式。新的密封在運行中存在漏水量偏大的問題。于機組檢修期間，對該機型浮動式主軸密封進行了專項檢查，通過各項檢查和試驗數據對比，分析漏水量偏大的原因。

關鍵詞： 主軸密封;漏水量

本項目研究的必要性

本項目研究的背景

某電站機組水輪機改造增容過程中，對機組主軸密封進行了改造換型。針對原雙平板主軸密封無自補償功能，使用年限偏短的缺點，將電站機組主軸密封整體更換成浮動式密封。改造后新主軸密封運行整體情況較好，但仍存在用水量和漏水量普遍偏大的不足。

在2017年2月，電廠中某臺機組主軸密封出現漏水量變大的情況，需要兩臺甚至三臺頂蓋泵同時啟動才能使集水槽水位下降的情況。從2月份機組開機后，該機組最大日排水量達到839.35m3，超過了其它機組的排水量。針對該機組漏水量大的現象，決定其進行解體檢查。

本項目研究目的

浮動式主軸密封在大型軸流轉漿式機組上運用尚屬先例，通過本次解體檢查和各條件下試驗數據對比，找到機組上浮動式主軸密封漏水量的的原因，為解決目前該型主軸密封存在的問題提供參考依據。

本項目研究的步驟

浮動式主軸密封相關數據測量

主軸密封浮動環浮動試驗：在水電站機組風閘復歸、空氣圍帶撤除，機組轉動部分處于自由狀態下，將主軸密封供水水壓分別調到0.05MPa、0.10MPa、0.15MPa、0.20MPa、0.25MPa，記錄每個壓力下主軸密封浮動環上浮數值。

密封塊磨損量測量：將主軸密封解體后，通過測量八個方向上密封塊厚度，與安裝時密封塊厚度進行對比，計算出磨損量。

本項目分析內容

密封塊及抗磨板檢查

該機組主軸密封進行解體后，對密封塊和抗磨板進行檢查，測量設備長時間運行過后的磨損程度。

本次測量的密封塊厚度值，與2017年1月測量值進行比較，密封塊厚度磨損量很小，且抗磨板上沒有明顯的磨損痕跡。不存在密封塊磨損導致漏水量增加。

浮動環與支持環密封檢查

主軸密封解體過程中發現，浮動環與支持環間密封條情況良好，積渣較少，同時也無拉傷、變形等缺陷。支持環與密封條的接觸面光滑、表面整體過渡均勻。

在浮動環與支持環分離過程中發現，在浮動環被固定的情況下，即浮動環與支持環各處間隙能保持較為均勻的情況下，浮動環上下動作靈活，不會發卡。當浮動環有一定自由度時，即浮動環各處間隙較為寬松時，容易因各方向起落不均勻導致浮動環傾斜，與支持環間間隙不均勻，出現卡塞情況。

從浮動試驗結果看，部分調整彈簧高度后，浮動環浮動量與彈簧高度調整前的浮動量整體無明顯差異，–X方向浮動量進一步減小，彈簧高度調整無效果。

結論及改進措施

通過本次主軸密封解體檢查，水封試驗數據對比可以得到如下結論：

浮動環與支持環間夾渣少，夾渣不是導致浮動環發卡的原因。支持環與浮動環密封條的摩擦面整體較為平整光滑，無明顯高點，推斷支持環的摩擦面粗糙度、平整度不是浮動環發卡的決定性因素。但建議浮動環與支持環配合面進行精加工，并進行鍍鉻處理。同時主軸密封上軸套對浮動環發卡影響不大。

在浮動環與支持環分離過程中發生的相關情況說明，浮動環發卡是因為浮動環上下動作過程中易傾斜，在保證方向不傾斜的情況下，浮動環動作靈活。

在拆卸和安裝過程中，彈簧安裝情況下浮動環浮動量均小于彈簧未裝時的浮動量，彈簧對于控制浮動環浮動量有一定作用，但無法通過調節彈簧高度將浮動量控制在設計范圍內，也無法通過調節彈簧高度使各方向的浮動量保持均勻，彈簧K值偏小。建議廠家重新復核改造后的工作密封力學計算數據，復核彈簧K值、密封水壓的取值，將工作密封浮動環運行時的浮動量降低至0.05–0.10mm的設計范圍內。

參考文獻

蘇華佳，鄭南軒，周小平.葛洲壩電站水輪機主軸密封改造后運行分析[J].水電站機電技術，2015（2）：26–30.

秦巖平，陶吉全，馬明.葛洲壩電站水輪機主軸密封改造及運行情況分[J].水電與新能源，2015（1）：66–68.