華口#3機主軸密封漏水原因分析及處理

鄭鵬南

(中電(福建)電力工程有限公司，福建 南平 353001)

華口#3機主軸密封漏水原因分析及處理

鄭鵬南

(中電(福建)電力工程有限公司，福建 南平 353001)

華口水電廠#3機組在72 h試運行過程中發生的主軸密封漏水，導致水淹水車室，經分析得出了原因是主軸密封供水量過大而導致漏水量過大，并得到實際驗證，之后采取了相應的控制措施，避免了不必要的冷卻水系統改造。

華口水電廠；主軸；工作密封；端面水壓密封；漏水

0 引言

華口水電廠#3機組為我公司承接安裝的一小型水電機組，安裝于福建省漳平市華口水電廠的大壩左岸，其大壩右岸安裝有2臺貫流式機組。#3機組為小型立式生態流量調節型機組，為壩后式水電站，水輪機型號為ZDJ6-LH-200，發電機型號為SF1600-24/2600，生產廠家為浙江金輪機電實業有限公司。電廠采用2臺水泵作為主供水及消防供水，水泵水源取壩前，1臺技術供水泵作為主運行，1臺消防水泵兼作技術供水備用泵。

2013年4月，機組安裝后投運前72 h試運行，在開機試運行至60 h后，主軸密封處漏水量突然增大，導致水淹水車室，水導軸承進水，機組被迫停機，首次機組72 h試驗不成功。

1 原因分析

華口#3機組主軸工作密封為端面水壓密封，檢修密封為空氣圍帶式密封。工作密封主要由轉環和密封活塞組成，轉環固定在主軸上，與密封活塞相接觸的密封面裝有不銹鋼板(抗磨板)，密封活塞裝在密封缸內，活塞和缸均布置成環形。密封活塞采用中硬耐油耐磨橡膠制成，其斷面為U形，在U形底面均勻排布著若干個小孔。密封缸為鑄造結構，在缸的側面開有幾個進水孔，清潔的壓力水經1根DN25供水管被引入活塞缸的下方，壓力水(約為0.2 MPa)可將活塞壓在轉環的密封面上，一部分水經U形活塞底面的水孔進入密封面，它起兩個作用，一是潤滑密封面，以防止由于干摩擦發熱而燒損密封活塞，二是阻止水的滲漏，如圖1所示。

圖1 主軸密封

水輪機頂蓋排水方式采用自然排水，經固定導葉排向下游，這種排水方式排水的流量有限，且容易受下游水位變化影響。另外，水車室沒有設置水位監視設備，而當時安裝在水車室的一個攝像監視探頭因安裝角度問題，無法觀察到頂蓋積水水位情況，水位的觀察僅靠巡檢人員掌握，遇突發情況時，工作人員無法采取相應措施。

在對主軸密封漏水原因進行分析時，有人認為，主軸密封處的漏水來自于流道內，是密封活塞與轉環接觸不緊密造成大量漏水，因此，解決此問題的辦法是加大密封潤滑及頂起水供水壓力或供水量，而當時2臺技術供水泵均已純手動啟動供水，這樣的話，只能通過改造技術供水系統才能達到增加供水壓力或供水量的目的。

筆者到現場后，根據掌握的情況，對主軸密封漏水原因的分析提出了異議，認為主軸密封處漏水量過大，是因為主軸密封潤滑及頂起水供水太大，在密封活塞頂起與轉環接觸時，從密封缸與活塞間滲漏出來，漏水的水源其實來自于供水管，而這些滲漏水又不能及時從自流排水孔排出，最終導致水位逐漸升高，淹沒水導等部件，最終水淹水車室。另一方面，該機組在運行時，吸出高程為正，因此頂蓋下方應是負壓區，假設機組在運行時頂蓋有積水，這些水應會被吸入流道中，而不是流道內的水漏到頂蓋，因此主軸密封的供水應該減少。

查閱相關資料可知，造成端面水壓式主軸密封漏水的原因有多種，一般與機組水頭、機組運行工況等有關，還與活塞不能頂起或卡澀等有關，這需要根據各電站的綜合情況來分析判斷。

2 制定措施

根據筆者的建議，進一步分析了現場操作的風險性，在認為風險可控的情況下，進行機組開機試驗，通過改變操作供水管閥門的開啟程度改變主軸密封供水量，觀察主軸密封漏水的實際情況，并得出最終處理意見。

調整水車室監控攝像頭角度，以便在中控遠程觀察水車室水位。

3 實施措施

依據制定的開機試驗方案，在機組開機后，逐漸減小主軸密封的供水量，直至全關供水閥，發現主軸密封處的漏水量果然也逐漸減小，并有水往流道吸的現象，證明了頂蓋下方確為負壓區，與分析情況相吻合。

關掉2臺技術供水泵，試驗情況依然相同，并觀察上導、下導、水導、推力等軸承的溫度也沒有明顯的變化，說明該機組在正常運行時，只需壩前取水自然供水，就能滿足冷卻及主軸密封供水的需要。

為避免主軸密封出現干摩擦，同時降低水導油箱的溫度，調節主軸密封供水閥到適當開度，使主軸密封處的漏水水位保持在水導底座以下，如圖2所示。

調整水車室監控攝像頭角度，使中控運行人員可觀察到水車室的水位情況。

4 檢查效果

(1) 機組順利通過72 h試運行。

(2) 糾正了認為技術供水壓力偏小的錯誤認識，避免了不必要的技術改造。2臺技術供水泵在機組運行時，不再以不間斷供水方式運行，既節約了廠用電，安全性也進一步得到保障。

(3) 據跟蹤了解，華口#3水車室已新增設了1臺自動排水泵，安全性進一步提高。

(4) 機組運行至今，沒再出現水淹水車室的情況。

5 結語

本文依據設計圖紙和工程經驗，對華口#3機主軸密封在試運行期間出現的漏水現象展開分析，通過制定和實施試驗方案，找到了問題的原因并采取了相應的處理方法，取得了較好的效果。

[1] 史振聲.水輪機[M].電子工業出版社，1995

2014-08-29

鄭鵬南(1971—)，男，福建寧化人，工程師，研究方向：水電站檢修、維護、運行。