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(jié)構(gòu)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(jù)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(xiàn)象，使改造后的水輪機可以正常運行。

關(guān)鍵詞 主軸密封；漏水；處理方法

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

轉(zhuǎn)動軸和固定部件封水的結(jié)合安裝是立式水輪機主軸密封的關(guān)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(zhuǎn)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(zhuǎn)一個檢驗工期。

目前，在我國高水頭混流式輪機大多數(shù)都是利用平面交鋒式的主軸密封，經(jīng)過長時間不停運作；漏水問題就會持續(xù)出現(xiàn)，使其導(dǎo)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(jīng)過改良的主軸密封，經(jīng)過一段時間的工作，運作正常，其漏水量也在預(yù)想范圍之內(nèi)。

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(jù)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(huán)的最上面，主軸滾動是帶領(lǐng)抗磨環(huán)結(jié)合滾動。其密封塊是裝置在活塞密封座里，在密封上設(shè)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(huán)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(jù)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(zhuǎn)動觸碰的時候，就會出現(xiàn)少量水流流出，經(jīng)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(jù)外部重壓水與本身分量的條件下，貼緊與旋轉(zhuǎn)抗磨環(huán)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(gòu)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(tǒng)。這種機械密封是依據(jù)密封塊、轉(zhuǎn)動抗磨環(huán)、操作環(huán)限位導(dǎo)向桿等組合配置，主軸密封轉(zhuǎn)化抗磨環(huán)可以直接加工在聯(lián)軸螺栓維護蓋上牢固的限制，主要是根據(jù)兩段半圓形構(gòu)成組合的，安裝在密封的水槽內(nèi)，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(zhì)，圖2是斷面水壓式密封構(gòu)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(zhuǎn)動抗磨片的結(jié)合有沒有間隙，從問題出現(xiàn)的角度考慮，漏水量形成特別大，一定和密封環(huán)和轉(zhuǎn)動抗磨環(huán)的結(jié)合點不是很嚴(yán)密有關(guān)系，正常漏水原因和以下條件有關(guān)。（1）此技術(shù)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(zhuǎn)環(huán)兩者不是很緊密，持續(xù)漏水。（2）一般在裝置的時候，正常都是可以確保密封環(huán)和轉(zhuǎn)動抗磨環(huán)的之間的交鋒，但是有時候密封環(huán)被堵塞著，還有阻礙一般超越密封環(huán)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(zhuǎn)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(guān)，這樣不停工作，因為定位銷的束縛，常常會出現(xiàn)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(guān)丈量算法和解析。（1）受力分析。①重力：主軸密封自重產(chǎn)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(shù)是1.50～0.75，主軸密封主要是因為水摩擦，其因數(shù)是0.20～0.25。③將對主軸密封產(chǎn)生的壓力進行穩(wěn)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(jié)構(gòu)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?qū)е隆＃?）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(cè)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?dāng)嗝娣e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(dǎo)致供水量不能將主軸密封頂起并與轉(zhuǎn)動密封環(huán)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(dǎo)致不能實現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)。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(yīng)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(huán)管供水所用連接的單根DN15管路，更改為供水環(huán)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(fā)來調(diào)節(jié)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(yīng)力，來避免摩擦過于強烈，應(yīng)當(dāng)以密封出減少漏水為調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)。5）將主軸密封件摩擦導(dǎo)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(chǎn)生壓力。來維持足夠的供水壓力。7）依照圖紙的設(shè)計規(guī)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(zhuǎn)動抗磨環(huán)貼合過于緊湊。可以確定技術(shù)供水出現(xiàn)問題時頂蓋水位不能快速上升，不發(fā)生水淹導(dǎo)軸承的現(xiàn)象。

5 結(jié)論

因為主軸密封是水輪機的主要核心，但是經(jīng)常出現(xiàn)繁瑣的問題，同時也阻止機組正常工作，會導(dǎo)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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