向家壩電站右岸機(jī)組頂蓋與座環(huán)密封優(yōu)化及應(yīng)用

曹成高++張紅偉++張敏峰++吳江

文章編號(hào)：2095-6835（2016）13-0062-02

摘 要：在向家壩電站右岸機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，4臺(tái)機(jī)組頂蓋漏水，頂蓋排水泵頻繁啟動(dòng)。經(jīng)檢查確認(rèn)為，頂蓋與座環(huán)密封漏水，機(jī)組運(yùn)行存在安全隱患，所以，必須及時(shí)消除。鑒于此，相關(guān)部門(mén)利用檢修的機(jī)會(huì)改進(jìn)了頂蓋與座環(huán)密封的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，改造效果良好，徹底解決了漏水的情況，以保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：頂蓋；座環(huán)；密封；漏水

中圖分類號(hào)：TM312 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.062

向家壩右岸電站共安裝有4臺(tái)世界最大單機(jī)容量為800 MW的水輪發(fā)電機(jī)組，自2013-05月底全部投入商業(yè)運(yùn)行以來(lái)，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)4臺(tái)機(jī)組頂蓋水位持續(xù)上升，排水泵頻繁啟動(dòng)的情況。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，頂蓋自流排水孔有水反流至頂蓋上平面外，而機(jī)組水車室內(nèi)其他供、排水系統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)有漏水的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析，最終確定機(jī)組頂蓋與座環(huán)密封存在漏水的情況。目前，機(jī)組投入運(yùn)行不久，漏水量相對(duì)比較小，如果不及時(shí)處理，當(dāng)漏水量大于頂蓋排水系統(tǒng)的排水能力時(shí)，就有可能會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的事故，甚至影響到機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1 頂蓋與座環(huán)密封原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

向家壩TAH機(jī)組頂蓋與座環(huán)密封設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 頂蓋與座環(huán)密封漏水原因分析

2.1 頂蓋與座環(huán)密封現(xiàn)場(chǎng)檢查

當(dāng)機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)檢查了蝸殼內(nèi)密封的安裝情況。雖然設(shè)備安裝完好，但發(fā)現(xiàn)座環(huán)與密封護(hù)板之間的縫隙處有5個(gè)漏水點(diǎn)。拆除漏水部位密封護(hù)板后發(fā)現(xiàn)，密封橡膠條本身完好，但與頂蓋和座環(huán)之間有間隙。經(jīng)實(shí)地測(cè)量，部分漏水部位密封槽寬度大于25 mm，最大達(dá)到了27 mm，使密封條完全失去了作用。在安裝設(shè)備時(shí)，施工方為了防止漏水，在密封條兩側(cè)填充了破布、麻繩等填充物，暫時(shí)起到了止水的作用，然而隨著機(jī)組的運(yùn)行，填充物逐漸失去了作用，致使江水進(jìn)入了頂蓋內(nèi)。

2.2 頂蓋與座環(huán)密封漏水原因分析

拆除頂蓋與座環(huán)之間Φ25 mm的“O”形密封條后，進(jìn)一步檢查密封槽發(fā)現(xiàn)，靠近頂蓋側(cè)密封的槽壁比較光滑，能夠滿足密封條的工作需要，但是，靠近座環(huán)側(cè)的密封槽壁比較粗糙，局部還有一些大小不一的凹坑和高點(diǎn)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察和分析，最終確定了頂蓋漏水產(chǎn)生的原因：在安裝機(jī)組時(shí)，為了確保座環(huán)與機(jī)組安裝中心線吻合，滿足設(shè)備的安裝條件，需要現(xiàn)場(chǎng)切割和修磨座環(huán)上鏜口的密封接觸面。由于現(xiàn)場(chǎng)切割和修磨工藝有限，出現(xiàn)了座環(huán)與頂蓋密封槽寬度不均、密封接觸面光潔度不夠的情況。密封安裝后，現(xiàn)場(chǎng)施工人員發(fā)現(xiàn)了個(gè)別部位密封槽寬度大于密封條直徑后，未采取有效的處理方法，最終導(dǎo)致頂蓋與座環(huán)出現(xiàn)漏水的情況。

3 現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理和新型密封設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1 密封槽現(xiàn)場(chǎng)修磨

設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行后，密封槽內(nèi)出現(xiàn)了許多銹斑和沉積物。為了保證新密封安裝效果，使用專業(yè)刻磨工具現(xiàn)場(chǎng)修磨整個(gè)密封槽，除去銹斑和密封槽的突出高點(diǎn)，使整個(gè)密封面的光潔度能夠滿足工作要求。同時(shí)，對(duì)較深凹槽部位的兩側(cè)進(jìn)行專項(xiàng)修磨，盡量保證密封接觸面的平滑過(guò)度和光潔度，為密封最終的安裝奠定基礎(chǔ)。

3.2 新型密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

要想徹底解決頂蓋漏水的問(wèn)題，就必需重新設(shè)計(jì)頂蓋與座環(huán)密封的結(jié)構(gòu)形式。新密封的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)主要考慮到了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：①在不改變密封固定方式的情況下，拆除原有密封槽底部的密封環(huán)，增大新密封與密封槽兩側(cè)的接觸面積，提高新密封的止水性能。②沿著密封槽周向每隔150 mm測(cè)量、記錄、密封槽的寬度和深度，為新型密封結(jié)構(gòu)的建設(shè)提供數(shù)據(jù)參考。③考慮到即使修磨密封槽，也無(wú)法完全消除密封接觸面上較大的凹坑。新密封在結(jié)構(gòu)上要有多層止水功能和足夠的補(bǔ)嘗量。④新密封的材質(zhì)要具備抗拉、抗壓、耐油、耐水、抗老化的性能。⑤新密封的結(jié)構(gòu)要滿足現(xiàn)場(chǎng)工作需求，以方便現(xiàn)場(chǎng)安裝和后期檢修、維護(hù)。

3.3 新型密封最終設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

多次分析現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，考慮到目前密封槽結(jié)構(gòu)和密封接觸面的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)人員經(jīng)過(guò)多次討論后，最終確定新型密封結(jié)構(gòu)為“爪”形+“心”型的雙層結(jié)構(gòu)，如圖2所示。安裝密封時(shí)，“爪”形的開(kāi)口部分要向下。

3.4 新型密封設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)

新型密封設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：①雙層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增加了密封與密封槽的接觸面，使新密封的止水效果更加明顯。②“爪”形密封的材質(zhì)為聚氨酯材料，強(qiáng)度和防腐蝕性能更佳；“心”形密封采用了耐油丁晴橡膠，密封的補(bǔ)償能力更強(qiáng)，且被密封護(hù)板壓縮后，可以有效地填充凹坑，起到止水的作用。③“爪”形密封的兩側(cè)設(shè)計(jì)有兩側(cè)階梯狀凸起，中部設(shè)計(jì)有支撐條，兩側(cè)階梯狀凸起可以有效地接觸密封槽壁。在密封槽寬度較大的位置，中間的支撐條能有效撐開(kāi)兩側(cè)密封，使密封效果更加可靠。④安裝新密封時(shí)，采取“爪”形密封在上，“心”形密封在下的安裝方式。這樣安裝起來(lái)更加方便。

3.5 新型密封的現(xiàn)場(chǎng)安裝

現(xiàn)場(chǎng)安裝新型密封時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：①密封槽清理干凈后，將“爪”形密封頂端朝向密封槽底部，依次緩慢壓入密封槽底，并確認(rèn)其與槽底完全貼實(shí)。安裝時(shí)，可在密封的兩側(cè)涂抹適量潤(rùn)滑脂，以降低摩擦阻力，防止兩側(cè)密封面被拉傷。②“爪”形密封安裝完成后，用平面密封膠均勻涂抹兩側(cè)槽壁與密封接觸面，密封膠涂抹要連續(xù)且無(wú)斷點(diǎn)，輕抹密封膠，將其填充到兩側(cè)接觸面的縫隙內(nèi)。③待平面密封膠表面初步固化后，將“心”形密封開(kāi)口朝上安裝至密封槽內(nèi)，密封的兩側(cè)要完全進(jìn)入密封槽，且要與“爪”形密封底部完全接觸。同時(shí)，要逐段掛裝密封護(hù)板，防止“心”形密封拱起、脫落。④“心”形密封接口與“爪”形密封接口要對(duì)稱分布，在接口黏結(jié)好并安裝到位后，應(yīng)在接口處涂抹適量的平面密封膠，最大限度地減小接口漏水的可能性。⑤密封護(hù)板全部壓緊后，應(yīng)在頂蓋內(nèi)充入300 mm深的清潔水，靜置1～2 h后，再次觀察密封的漏水情況。待確認(rèn)無(wú)漏水的情況后，可對(duì)機(jī)組蝸殼充水。在壓力水頭的作用下，在頂蓋內(nèi)四周再次觀察密封的漏水情況。如果無(wú)漏水，則機(jī)組可正常開(kāi)機(jī)運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，向家壩右岸電站已有2臺(tái)機(jī)組更換了新型頂蓋和座環(huán)密封。在機(jī)組蝸殼充水試驗(yàn)時(shí)，未發(fā)現(xiàn)頂蓋內(nèi)出現(xiàn)漏水的情況。在機(jī)組將近一年的高水頭、大負(fù)荷的運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)頂蓋的漏水情況進(jìn)行定期跟蹤觀察，未發(fā)現(xiàn)有漏水情況。這也初步證明了新密封經(jīng)受住了實(shí)踐的檢驗(yàn)，具有良好的止水效果，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也取得了初步成功。但是，新密封的實(shí)際使用效果還有待長(zhǎng)時(shí)間的觀察、跟蹤，進(jìn)而作出最終的評(píng)定。

參考文獻(xiàn)

[1]劉大愷.水輪機(jī)[M].第三版.北京：水利水電出版社，1996.

〔編輯：白潔〕