接觸式密封蓋在水電廠的運用

馬美香 蔡銀輝

（1.國電大渡河瀑布溝水力發電總廠，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用

馬美香1蔡銀輝2

（1.國電大渡河瀑布溝水力發電總廠，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用，揭示了接觸式密封優點，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 上導軸承、推力軸承結構

深溪溝電站發電機為立軸半傘式，發電機轉子上方設有上導軸承，下機架內分別設有下導軸承和推力軸承，推力軸承裝于下機架中心體的油槽內。推力軸承承受水輪發電機組所有轉動部件的重量和水推力構成的組合載荷。推力軸承由14塊扇形瓦組成，采用巴氏合金瓦+彈簧簇支承結構，彈簧支撐由日本東芝進口。 上、下導軸承均采用分塊、油浸式、自潤滑、可調式巴氏合金瓦結構。通過調整螺栓可方便調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架上。上導軸承由12塊瓦組成，用內置抽屜式油冷卻器冷卻方式。下導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架支臂上，每臺機3只。上導、推力油槽密封蓋板與機組大軸間運行中處于一種相對高速旋轉運動關系，因此要求它們間有足夠間隙，以防止二者摩擦造成設備損壞，較早設計常用方法是在密封蓋板與大軸間設置迷宮環密封，間隙密封材料為羊毛氈條。這種設計的間隙密封形式，當羊毛氈條磨損或吸油后，機組運行中迷宮環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。

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

傳統陳舊密封設計不能滿足機組要求，如蓋板與大軸間隙處油霧外溢情況較嚴重，會造成機組運行環境下降，使整個發電機滑環外罩內部、風洞內部空氣中油霧含量增加，油霧凝結在滑環外罩內筋板、電纜等處，形成油珠吸附在設備上，地面上油污易導致運行和維護人員滑倒，增加設備衛生工作量及清潔材料消耗，影響機組環境。還可能造成發電機轉子磁極、磁軛及定子線棒污染，油霧與灰塵在定子鐵芯通風溝和轉子磁極通風溝處堆積，造成發電機通風散熱變差，影響發電機散熱效果；油霧和灰塵長期吸附在絕緣層上，對發電機線棒等絕緣造成腐蝕，使其絕緣性能下降，加速老化，易造成發電機線圈短路或擊穿，給機組安全穩定運行帶來潛在危害。

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入密封系統，羊毛氈纖維起雙重作用，通過毛細管組織能儲存大量油，消除無潤滑操作，防止潤滑油泄漏到外界。也有易損壞、不能受壓，運行工作壽命短的缺點。

（2）迷宮式密封。迷宮式密封是與運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。被密封系統流體是可壓縮流體，須通過特殊形狀分隔室，強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。由于與運動軸沒有直接接觸可以在高轉速工況下正常密封。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合。油槽蓋板與大軸之間采用迷宮式密封，密封環與大軸間隙采用羊毛氈密封，但羊毛氈與大軸接觸不嚴密，且羊毛氈本身密度不夠，比較疏松，機組轉動會形成暫時性間隙，密封效果不理想。

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

3 接觸式密封蓋的安裝

（1）密封采用多等分結構，密封結構間隙小于0.05 mm。在密封面上開類似梳齒迷宮環式齒口，在其齒口內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徑向前進1mm 和后退2.5mm，在軸偏擺運行時，密封齒可通過彈簧作用自動跟蹤調整其與轉軸間隙，實現蓋板與推力頭軸領間無間隙運行。密封安裝簡單，無需調整間隙，密封在檢修時可根據情況更換密封齒。

（2）蓋板的金屬部分采用高強度鋁合金結構，重量輕不易變形，安裝方便。密封齒采用非金屬耐磨特種復合密封材料，密封材料有自潤滑特性，及獨特分子結構，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、耐化學物質侵蝕，材料自潤滑性能優于用潤滑油的鋼或黃銅，從而在運行中不會損傷轉 軸，不會引起轉軸震動及軸溫升高。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，安裝更簡單。

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

4 應用運行情況

經實際運行，未發現油污及油霧飄散現象，為機組安全、穩定、文明運行提供保障。機組經過多年運行，無油霧外溢現象產生，檢查發現滑環外罩內、風洞內、風閘、定轉子線棒及磁軛等設備部件無油漬，從設備源頭消除油霧外溢發生，消除隱患。

結語

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

[1]唐鳳姣，董箐.水電站水輪發電機設計簡介[J].內蒙古科技與經濟，2011.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.082