水電廠水輪機導葉端面密封改造

李 璞

(天生橋一級水電開發有限責任公司水力發電廠，貴州 興義 562400)

天生橋一級電廠為引水式電廠，裝機容量為4×300 MW，設計水頭111.00 m。水輪機型式為混流式，型號為HL630-LJ-577.5。發電機為半傘式，型號為SF300-44/12440，額定轉速為136.4 r/min，額定電壓為18 kV，額定電流為10 997 A，額定功率因數為0.875(滯后)，發電機勵磁方式為可控硅自并激，額定勵磁電壓為373 V，額定勵磁電流為1 963.6 A，電氣主接線采用發電機—變壓器—線路單元接線方式，經4回220 kV出線送至馬窩換流站。

機組自1998年12月投入運行以來，由于設計制造原因，一直存在導葉端面密封損壞，刮、磨傷頂蓋及底環抗磨板等問題，導致導葉漏水大，機組停機困難，影響機組正常開停機。

為此，天生橋一級電廠利用2007年底3號機組大修機會對水輪機導葉端面密封結構進行技術改造。機組運行1年后，利用小修期間對3號機組水輪機技改效果進行檢查，結果顯示其密封堅固耐磨，并且能夠有效防止頂蓋、底環抗磨板和導葉端面的的磨傷、損傷，改造取得圓滿成功。之后，相繼對其余的1，2，4號機組水輪機導葉端面密封進行了改造。

1 導葉端面密封損壞原因分析

電廠水輪機導葉端面使用聚四氟乙烯塑料密封，在導葉關閉時利用塑料的壓縮彈性達到密封的目的。由于在導葉開關時，導葉端面會刮傷密封，刮傷的密封卡在導葉端面間隙內，在導葉開關的轉動過程中進一步刮傷導葉上下端面、頂蓋以及底環的抗磨板，并且在刮傷的同時還會扯帶起密封壓板，進一步導致密封壓板翹起，壓板螺栓脫落等損壞，最終導致導葉漏水大，影響機組正常開停機，具體損壞情況如圖1所示。

2 導葉端面密封損壞產生的后果

導葉端面密封損壞，導致端面間隙增大；有的導葉端面密封幾乎全部損壞，起不到密封效果，最終導致導葉漏水量大，機組停機困難，影響機組正常開停機。

3 改造方案

為了消除導葉端面密封損壞缺陷，決定將導葉端面密封改為下部帶彈性墊的金屬密封，該種密封的結構如圖2所示。該導葉端面密封包括黃銅帶密封、中硬橡膠彈性塊、內外圈不銹鋼壓板及把合用不銹鋼螺栓。中硬橡膠彈性塊設置在黃銅帶密封下部，使黃銅帶密封具有一定的彈性。密封規格的設計按照原頂蓋和底環上已有的密封槽進行，不改動原頂蓋和底環的抗磨板。在工地把合內外圈壓板時，螺紋部分涂螺紋鎖固膠來防止螺栓松動脫落，并且在把合后螺栓處的沉孔用環氧樹脂填平。

3.1 改造方案的實施

(1) 聯系設計制造廠按原設計導葉上下端面密封布置圖尺寸進行改造設計，重點是底環、頂蓋上導葉端面密封槽的深度和導葉上下端面設計間隙，以確定需更換的金屬密封應高出底環、頂蓋抗磨板的高度，并根據設計進行設備粗加工。

(2) 待機組停機大修時，將頂蓋、底環密封槽實測尺寸、把合密封壓板實測尺寸交給制造單位，再進行設備的精加工，精加工完成后將設備運到現場待裝。

(3) 密封壓板把合螺栓仍選用M10螺栓，為考慮安裝裕量，將密封壓板孔徑增大為12 mm。

(4) 將頂蓋吊至檢修安裝場并翻身，拆出舊密封，打磨修復磨損的頂蓋抗磨板，更換為金屬密封。

(5) 在機坑打磨修復磨損的底環抗磨板，更換新的金屬密封，密封后效果如圖3所示。

3.2 改造效果

改造后的導葉端面密封經過1年運行后，在機組小修時進行檢查，密封堅固耐磨，能有效防止頂蓋、底環抗磨板和導葉端面的的磨傷、損傷，并且能保證導葉轉動靈活，有效防止漏水。