立式水輪機主軸密封漏水故障分析及處理方法

邱鏡輝

摘 要 本文主要簡述了立式水輪機主軸密封的結構以及工作原理；闡述了主軸密封漏水的主要因素，加以分析；根據改造原主軸密封的供水管路，從而提高了密封水的壓力等這些問題，真正解決了立式水輪機主軸密封漏水的現象，使改造后的水輪機可以正常運行。

關鍵詞 主軸密封；漏水；處理方法

中圖分類號 TK73 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）11-0078-01

轉動軸和固定部件封水的結合安裝是立式水輪機主軸密封的關鍵主體，在水頭較高的混流式水輪機里，主軸密封基本是和機組轉輪的另外阻止漏水的其他零件組合。通過對立式水輪機主軸密封漏水故障真正解決之后，這樣才可以正常工作其水輪機的一個非常重要的保障裝備。主軸密封的主要功能就是止漏的功效，從而可以確保漏水不多的條件下，可以正常運轉一個檢驗工期。

目前，在我國高水頭混流式輪機大多數都是利用平面交鋒式的主軸密封，經過長時間不停運作；漏水問題就會持續出現，使其導軸承被水浸沒，干擾了機組的正常工作，影響了正常工作；本文分析了主軸密封漏水的真正原因，擬定出可靠的處理對策，經過改良的主軸密封，經過一段時間的工作，運作正常，其漏水量也在預想范圍之內。

1 立式水輪機主軸密封的工作原理

在水輪機運作的時候，密封塊下控是根據250kPa～300kPa的壓力較干凈的水，然后使密封塊通過抵制自身的重量上可以漂浮起來，讓此牢固在主軸上的盤旋環的最上面，主軸滾動是帶領抗磨環結合滾動。其密封塊是裝置在活塞密封座里，在密封上設置了4根直徑為12mm的定位銷，從而阻礙密封塊只可以上下行動，不可以做環繞運動和沿半徑的方向疏通。密封塊的上下都放置了4個直徑為6mm的暢流洞。如圖1所示。

在密封塊下控沒有壓力的時候，密封塊僅能根據自己本身降落到下面，在活塞下控流入壓力水的時候，密封塊因為壓力的影響下上漲到最上面，從而在頂蓋和主軸之中制止漏水的情況。在一般情況下，密封塊運作的時候；水流又直接流至到密封塊上面。在密封塊和轉動觸碰的時候，就會出現少量水流流出，經過最上層的排管流入集水井。在這工作的時候，流水變的量大可以制止密封塊工作的時候過度磨損而損壞，主軸密封主要是起到封閉的作用，密封圈是根據外部重壓水與本身分量的條件下，貼緊與旋轉抗磨環上面，阻止了水輪機和頂蓋上的流水情況，從而水不會流到頂蓋上面，最終閉水的功效。

2 主軸密封的構造

立式水輪機組的主軸密封的作用主要是給水壓平衡式機械密封的，利用了水光滑與冷藏，水主要是取自于機組技能提供水的一個系統。這種機械密封是依據密封塊、轉動抗磨環、操作環限位導向桿等組合配置，主軸密封轉化抗磨環可以直接加工在聯軸螺栓維護蓋上牢固的限制，主要是根據兩段半圓形構成組合的，安裝在密封的水槽內，是“不銹鋼骨架和聚四氟乙烯摩擦副”成為堅硬不易變形的性質，圖2是斷面水壓式密封構造。

3 主軸密封漏水的原故解析

1）原故解析。一般情況下，水輪機的運作密封是不是很好主要在于密封塊和轉動抗磨片的結合有沒有間隙，從問題出現的角度考慮，漏水量形成特別大，一定和密封環和轉動抗磨環的結合點不是很嚴密有關系，正常漏水原因和以下條件有關。（1）此技術供水管道的管子半徑正常都特別小；從而在密封塊下控的壓力水流隨之變化更小，正常少于暢流孔的漏水的水量，這樣就沒有壓力，在沒壓力的時候密封塊被頂起來的可能性很小。密封塊和轉環兩者不是很緊密，持續漏水。（2）一般在裝置的時候，正常都是可以確保密封環和轉動抗磨環的之間的交鋒，但是有時候密封環被堵塞著，還有阻礙一般超越密封環自己的重量和外界水的壓力，使得密封的交鋒面的位置沒有成為水膜，從而密封沒有效果。（3）在轉動換上每一個速率方位都是在繞圈運動的和圓相切的直線角度，但是這物體接觸和移動的方位是相反的，密封塊在運作中的受力和重力、水壓力、摩擦力有關，這樣不停工作，因為定位銷的束縛，常常會出現密封塊的定位銷孔和定位銷合體，從而使得密封塊所損壞。

2）主軸密封受力的有關丈量算法和解析。（1）受力分析。①重力：主軸密封自重產生的壓強是p=（22.18kg×9.8m/s2）÷686.88cm2÷10=3.2kPa。②摩擦力：橡膠對不銹鋼最大的干摩擦因數是1.50～0.75，主軸密封主要是因為水摩擦，其因數是0.20～0.25。③將對主軸密封產生的壓力進行穩定，下方軸密封另外施加4.7kPa的壓力，一般機組主軸密封升起的水壓至少為9.5kPa。在上述結構中主軸密封所需水壓為20kPa大概是正確條件下的2倍左右，這樣可以足夠壓力所需，使得機組密封不能頂起來，根本不是供水壓力不夠的原因導致。（2）主軸密封的水量計算算法。漏水面積：4個定位銷孔漏水面積為3.52cm2；4個排水孔面積為1.13cm2；測量主軸密封距離兩邊的空隙約為1mm，而橡膠密封兩側漏水面積大約為27.85cm2。主軸密封供水面積：直徑為15mm的鍍鋅管的壓力管道，其過水斷面積為1.77cm2。從以上的計算可得出：機組主軸密封的供水管橫截面積為1.77cm2，而漏水的面積卻超過了32.50cm2，導致供水量不能將主軸密封頂起并與轉動密封環銜接。實際的水壓小于供水管除壓力表顯示的100kPa，實際壓力為5.5kPa。由于壓力不足正常運行所需的9.5kPa，所以主軸密封無法正常操作，導致不能實現密封。

4 處理方法

綜上所述可知，想解決主軸密封漏水的問題需要綜合考慮水量、壓力這兩方面的因素，要從根本上解決問題。1）將主軸密封處6mm的小膠條進行替換，嘗試厚度6.1mm或6.2mm做替代，以主軸密封裝置可用自重來進行上下運行為選擇標準。2）對于主軸密封座處密封條直徑偏大或偏小以及老化問題，應該及時進行工藝改良。3）對原主軸供水的管道進行改造，將供水環管供水所用連接的單根DN15管路，更改為供水環管直接可以供水，由DN25供水管連接。4）提高主軸密封水壓至300kPa，使用供水發來調節水量、水壓，從而控制主軸密封處與頂蓋之間的摩擦力以及頂蓋所承受的壓應力，來避免摩擦過于強烈，應當以密封出減少漏水為調節標準。5）將主軸密封件摩擦導致的變形材料進行及時的處理，可以最大程度保證摩擦面的整齊。6）可將一些6mm密封面潤滑水的引入孔封堵，選擇專用硅膠進行封堵，這樣就可以產生壓力。來維持足夠的供水壓力。7）依照圖紙的設計規定，分析之后可以對主軸密封件處的2個半圓端進行密封膠合。8）在以往的主軸密封管道處另加一個700kPa壓縮空氣管路，來使得主軸不運作的時候密封塊升起，使得主軸不與轉動抗磨環貼合過于緊湊。可以確定技術供水出現問題時頂蓋水位不能快速上升，不發生水淹導軸承的現象。

5 結論

因為主軸密封是水輪機的主要核心，但是經常出現繁瑣的問題，同時也阻止機組正常工作，會導致很多問題，通過對立式水輪機主軸密封漏水故障真正解決之后，這樣才可以正常工作。

參考文獻

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