推力外循環油泵接觸式密封漏油處理方案

李濤

(云南華電魯地拉發電有限公司，云南 大理　671611)

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推力外循環油泵接觸式密封漏油處理方案

李濤

(云南華電魯地拉發電有限公司，云南 大理671611)

摘要：對云南華電魯地拉發電有限公司推力外循環油泵油封漏油問題進行分析，確定漏油原因是彈性密封失效。提出了更換新型油泵密封，并在推力外循環油泵密封腔上加裝排氣及潤滑油管的方案，實踐證明，改進后的密封更加安全、可靠。

關鍵詞：推力外循環油泵；油封；接觸式密封；漏油

1電站概況

云南華電魯地拉發電有限公司位于云南省大理州賓川縣與麗江地區永勝縣交界的金沙江中游河段上，是金沙江中游河段8個梯級水電站的第7級電站，上接龍開口水電站，下臨觀音巖水電站。電站以發電為主，總裝機容量為2 160 MW，裝設6臺單機容量為360 MW的混流式水輪發電機組，正常蓄水位為1 223.0 m，電站的總庫容為17.18億m3，水庫為周調節水庫，屬一等大(1)型工程[1]。

該公司發電機由天津阿爾斯通水電設備有限公司制造，型號為SF360-60/15070。水輪機由東方電氣集團東方電機有限責任公司制造，型號為HLD563-LJ-710。6臺混流式水輪發電機組均為半傘式結構，機組導軸承包括上導軸承、下導軸承、推力軸承和水導軸承；推力瓦為彈性金屬塑料瓦，不需專門設高壓油頂起潤滑系統；推力鏡板和推力頭為鍛鋼，推力頭與轉子中心體用螺拴連接[2]。

2推力外循環結構及運行狀況

(1)推力軸承采用強迫油外循環外置水冷卻器冷卻方式，額定推力負荷為26 300 kN，最大推力負荷為27 432 kN，18塊推力瓦，推力油槽正常油量為16 m3，流量為1 344.7 L/min。軸承依靠布置在風罩內下機架支腿間的外循環泵供油，油泵采用2臺55 kW的螺桿油泵(電機功率為55 kW，泵軸功率為50 kW，流量為140 m3/h)，轉速小于1 000 r/min，裝設工作及備用(備用泵、備用冷卻器、備用電源)控制裝置1套，推力外循環油冷卻器為長沙東屋機電有限責任公司生產的SYFZ-95型管式油冷卻器。自2013年6月第1臺機組投產以來，該公司多次發生推力外循環油泵油封漏油情況，導致下機架、水機室邊墻里邊有大量油污，直接影響機組安全生產。

(2)推力外循環系統設置2臺55 kW的螺桿泵，標準運行方式為1用1備，每2 h自動切換1次。正常情況下單泵運行，當油壓低或主泵故障時，輔泵自動投運。推力外循環油泵位置低于油槽3.5 m，2臺油泵與供油環管通過單向閥與150 mm供油總管連接，油槽進、出口油管管徑均為60 mm，因此出口壓力比進口壓力高0.30～0.35 MPa，主泵運行過程中輔泵的密封部位存在較大油壓。

(3)投運的6臺發電機組的推力軸承均采用外循環油冷卻方式，這種冷卻方式是將油冷卻器置于油槽外部, 通過管路與推力油槽相連, 形成油路外循環回路。也就是說，推力軸承內的熱油通過油管路時，由推力外循環泵加壓進入5組管式散熱器冷卻, 冷卻后的油經總管路及4個分支管路供油至推力油槽, 形成一個循環。

3油泵油封漏油原因分析

(1)油泵采用接觸式密封，即密封套在主軸上，導向套固定在主軸上，密封與主軸之間間隙過小，運行過程中，由于過盈量較大而使密封抱軸、彈簧卡阻，致使密封失去作用，大量油泄漏至油泵基礎內，主軸運轉時，甩油現象較嚴重。同時，管道及油泵內的空氣無法有效排除，運行過程中時常從密封壓蓋位置跑氣，對壓蓋內O形圈及密封效果造成影響。

(2)推力外循環油泵布置在下機架內部，機架內部空間密閉，發電機定子、推力軸承及油泵長時間工作產生的大量熱量無法順暢散出，導致環境溫度較高，加上熱油溫度的影響，密封導向套熱膨脹量較大。正常工作時因為接觸式密封部位是負壓，油泵密封部位不會漏油，但當油泵切換運行或機組停運后，由于熱脹冷縮的作用，導向套與主軸之間過盈量增大，使其抱軸更緊，卡阻加重，接觸式油封無法接觸，漏油量增大。

(3)油泵外循環在過濾器后端未設置檢修隔離閥，油泵進口側只有一個止回閥且關閉不嚴，致使檢修油泵時無法隔斷軸承座與油泵之間的油流，更換密封前需排盡環管中近550 L的積油，耗時1 h，回裝后注油時間15 min，降低了工作效率，若遇緊急事故，搶修準備時間太長，大量排油不利于機組安全運行，從很大程度上直接影響機組的經濟效益。

4解決方案

(1)將密封更換為新型密封，新型密封的導向套不固定在主軸上，并且加大了導向套內徑，避免了彈性密封卡阻。

(2)在油泵密封腔與安全閥出口位置加裝一根直徑為6 mm的銅管，將密封腔與安全閥出口處連接起來(如圖1所示)，使其在首次啟動時可排除密封腔及管路的殘余氣體，并同時向密封位置輸送油流，起到潤滑及冷卻的作用，避免因排氣不到位產生干摩擦，從而導致彈性密封磨損過快。

圖1　加裝的排氣及潤滑油管

(3)外循環油泵工作時，油泵密封腔是負壓，但對另一臺油泵的密封腔形成壓力，現場處理時發現2組油泵之間無法隔離，無法在機組運行中更換密封裝置。結合現場實際情況，在濾油器出口位置加裝DN 150 mm的手動檢修閥，平時常開，密封漏油時關閉隔離閥，實現機組運行中更換接觸式密封。

5結束語

采取以上措施后，密封易抱軸、卡阻的現象已消除，新密封因為加裝了排氣及潤滑油管，使用壽命達到8 000 h，大大提高了油泵的可靠性，現場未發現漏油情況。油泵因為加裝了排氣及潤滑油管，減輕了維護人員的工作量，為機組推力外循環油泵技術改造積累了經驗。

參考文獻：

[1]中國水電顧問集團西北勘測設計研究院.金沙江魯地拉水電站工程可行性研究報告[R].西安：中國水電顧問集團西北勘測設計研究院，2008.

[2]水輪機基本技術條件：GB/T 15468—2006[S].

(本文責編：劉芳)

收稿日期：2015-05-26；修回日期：2016-02-25

中圖分類號：TH 17

文獻標志碼：B

文章編號：1674-1951(2016)03-0064-02

作者簡介：

李濤(1972—)，男(彝族)，云南蒙自人，水輪機檢修技師，助理工程師，注冊安全工程師，從事水輪機機械檢修工作(E-mail:196056826@qq.com)。