向家壩天津ALSTOM機(jī)組空氣圍帶優(yōu)化方案研究

[摘 要]向家壩電站8臺(tái)機(jī)組水輪機(jī)主軸密封全部采用自補(bǔ)償型端面機(jī)械密封，此密封設(shè)計(jì)科學(xué)，性能穩(wěn)定。但天津ALSTOM生產(chǎn)的水輪機(jī)檢修密封在檢修維護(hù)方面存在結(jié)構(gòu)缺陷，給機(jī)組安裝及檢修造成諸多不便。本文結(jié)合向家壩天津ALSTOM機(jī)組檢修過程中的實(shí)際問題及改進(jìn)過程，對(duì)向家壩天津ALSTOM的機(jī)組水輪機(jī)檢修密封進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析，并提出了改進(jìn)建議。

[關(guān)鍵詞]向家壩 空氣圍帶

中圖分類號(hào)：TG333.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）20-0044-01

一、 引言

向家壩電站天津ALSTOM機(jī)組水輪機(jī)主軸密封由檢修密封和工作密封組成。工作密封為軸方端面水壓式密封結(jié)構(gòu)，自補(bǔ)償型。密封采用水潤(rùn)滑和冷卻，主水源來自右岸地下電站廠內(nèi)公用設(shè)備供水管，備用水源取自機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)。

在機(jī)組停機(jī)時(shí)，為防止水進(jìn)入頂蓋，在工作密封下方設(shè)置空氣圍帶式檢修密封。空氣圍帶僅限作為工作密封裝置檢修或停運(yùn)時(shí)水輪機(jī)大軸密封之用，若機(jī)組停機(jī)備用時(shí)間較長(zhǎng)，也可用空氣圍帶代替主軸工作密封。

空氣圍帶的出廠長(zhǎng)度為13948mm，檢修密封底座圍帶安裝槽周長(zhǎng)為13885mm。在圍帶的兩端有各有50mm的切割余量，標(biāo)有切割安全線，現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)安裝需要進(jìn)行切割，然后進(jìn)行粘接。

主軸密封在結(jié)構(gòu)方面從下到上的各主要部件分別為：檢修密封底座、空氣圍帶、檢修密封蓋、支撐座、防水箱和蓋板等。其中，檢修密封座由M20內(nèi)六角螺栓與頂蓋直接連接，檢修密封蓋的M20內(nèi)六角螺栓穿過檢修密封座與頂蓋連接，支撐座的M20把緊螺栓穿過檢修密封蓋、檢修密封座的通孔將以上三個(gè)部件把緊在頂蓋上。空氣圍帶供氣管路組成由外至內(nèi)依次為：外部供氣管—檢修密封座氣室—?dú)庾焯坠堋諝鈬鷰庾臁?/p>

1-檢修密封底座；2-空氣圍帶；3-空氣圍帶進(jìn)氣嘴；4-檢修密封封蓋；5-轉(zhuǎn)環(huán)；6-密封環(huán)；7-浮動(dòng)環(huán)；8-調(diào)整彈簧；9-連板；10-密封支撐

二、向家壩天津ALSTOM機(jī)組空氣圍帶存在的問題介紹

1、檢修前檢查情況

在向家壩右岸機(jī)組第一次檢修過程中，先后發(fā)現(xiàn)天津ALSTOM生產(chǎn)的6F、5F機(jī)組空氣圍帶出現(xiàn)充氣不保壓的情況。對(duì)兩臺(tái)機(jī)組的空氣圍帶進(jìn)行了拆卸檢查。檢查發(fā)現(xiàn)6F機(jī)組空氣圍帶切割端面出現(xiàn)破裂，說明在切割安全線以內(nèi)的切割不一定安全；5F機(jī)組空氣圍帶進(jìn)氣嘴脫落，如圖所示2。

2、6F機(jī)組空氣圍帶更換過程中出現(xiàn)的問題

（a）圍帶氣嘴脫落。

圍帶氣嘴安裝的位置較小，圍帶壓環(huán)與底座之間間隙較小，且氣嘴處圍帶厚度只有3mm，在圍帶氣嘴安裝過程中，有一條圍帶氣嘴被蹩壞，直接從圍帶上脫落，出現(xiàn)了跟5F機(jī)組一樣的情況。

（b）圍帶氣嘴拉斷。

圍帶氣嘴材質(zhì)為H62黃銅，頭部為M6的螺紋，中間為Φ3的孔，螺紋孔實(shí)際厚度約為1mm，強(qiáng)度不夠。在圍帶氣嘴的安裝過程中，有一條圍帶氣嘴在較小拉伸力的情況下直接斷裂。

（C）氣嘴處漏氣。

圍帶氣嘴與檢修密封底座之間是靠一個(gè)7.50*1.80的O型密封圈進(jìn)行密封。由于氣嘴密封面與檢修密封底座密封面之間間隙較小，且安裝位置不理想。在圍帶氣嘴安裝過程中，多次出現(xiàn)密封條被剪切的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致圍帶氣嘴漏氣。

3、5F機(jī)組空氣圍帶的改進(jìn)工作

（a）原空氣圍帶內(nèi)部填充物為H62黃銅材質(zhì)的彈簧，可壓縮性較差，所以在圍帶的兩端留有50mm的切割余量，但從6F機(jī)組的實(shí)際情況來分析，切割線以內(nèi)的切割不一定安全；且空氣圍帶切割面較大，人工切割表面較粗糙，粘接效果不好。因此新空氣圍帶將內(nèi)部填充物改為Silicone材質(zhì)的硅膠，其壓縮性較好。檢修密封底座周長(zhǎng)為13885mm，新空氣圍帶長(zhǎng)度為14018，留133mm作為圍帶的周向壓縮，現(xiàn)場(chǎng)不對(duì)圍帶進(jìn)行切割。

（b）針對(duì)圍帶氣嘴容易脫落的情況。如圖3所示，將氣嘴處的圍帶厚度由原來的3mm增加為8mm，保證其有足夠強(qiáng)度。且在圍帶壓環(huán)頂部加工一個(gè)4×4的倒角，以便于現(xiàn)場(chǎng)安裝。

（c）針對(duì)氣嘴強(qiáng)度不夠的情況。如圖3所示，將氣嘴材質(zhì)由H62黃銅改為抗拉強(qiáng)度更好的不繡鋼材質(zhì)，并將氣嘴螺紋部分改為M8螺紋，增加螺紋孔部分的厚度。進(jìn)而增加氣嘴的抗拉強(qiáng)度。

（d）針對(duì)原空氣圍帶氣嘴處容易漏氣的情況，將空氣圍帶與檢修密封底座之間的密封形式改為如圖5所示的密封形式，將密封條位置改至壓環(huán)倒角處。密封條位置的改成，便于安裝，且不會(huì)出現(xiàn)密封條被剪切的現(xiàn)象。

1-空氣圍帶；2-Silicone填充物；3-密封圈；4-出氣通道；5-壓環(huán)

4、5F機(jī)組空氣圍帶安裝過中出現(xiàn)的問題及解決方法

5F機(jī)組空氣圍帶安裝到位后，進(jìn)行0.5Mpa充氣試驗(yàn)。但仍然存在氣嘴漏氣現(xiàn)象。經(jīng)過分析得出以下結(jié)論：由于壓環(huán)與圍帶之間為非密封面，在壓環(huán)與圍帶之間能夠形成如圖3中4所示出氣通道。

三.結(jié)論

通過向家壩電站機(jī)組檢修密封檢修過程中出現(xiàn)的問題分析及在機(jī)組檢修過程中對(duì)檢修密封形式的各種嘗試及改造。較好地解決了向家壩電站天津ALSTOM機(jī)組檢修密封不保壓的缺陷。通過向家壩機(jī)組檢修密封改造后的運(yùn)行情況來看，檢修密封的改造是成功的，值得推廣。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

左文（1985—），男，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)從事工作：水輪機(jī)機(jī)組檢修。