葫蘆壩水電站機組主軸密封結構優化及安裝工藝

韓 志 強， 田 波

(寶珠寺水力發電廠，四川 廣元 628003)

0 引 言

四川雅安葫蘆壩電站位于青衣江支流周公河上，以發電為主，兼顧防洪、旅游的綜合利用工程，該電站水工建筑物主要包括攔河壩、引水系統、地面發電廠房。電站共裝有2臺軸流轉漿式水輪發電機組，單機容量12 MW，總裝機容量為24 MW。

在葫蘆壩電站歷次檢修過程中，對主軸密封的檢修回裝都是比較困擾檢修人員的一個難題，葫蘆壩電站自投產以來，主軸密封易燒損的問題一直是影響機組安全運行的不穩定因素，其檢查檢修難度大，周期長，在回裝后又不便于檢查安裝效果易導致檢修返工。在本次檢修過程中，檢修人員結合行業先進改造經驗和檢修實際，梳理以往的檢修流程決定對主軸密封圈本體結構進行優化并對主軸密封組件安裝工藝進行了科學系統的梳理規范，最后對主軸密封潤滑水壓進行了科學的調整后，最終達到了最優的運行密封效果。

1 電站機組主軸密封結構及運行方式

電站所使用的主軸密封是水壓式端面密封結構，密封環由耐磨耐油橡膠壓制成型，磨損后具有自動補償功能，使用壽命長，但運行環境極其惡劣，密封環與抗磨環的水膜厚度不穩定導致局部溫度偏高，加之抗磨環在旋轉離心力的影響下，導致密封環受力不均，密封效果較差。

葫蘆壩電站主軸密封水源由電磁閥控制通斷，在機組運行前，通入主軸密封水，根據負荷變化調節主軸密封水壓，達到主軸密封漏水量最小，在機組停機后，電磁閥動作切斷主軸密封水。

2 安裝工藝

2.1 主軸密封安裝前要求

在主軸密封部件安裝前，確認機組已推至中心，發電機軸由上導抱緊，水輪機由于是筒式瓦，只能在轉輪部位用楔子板定位，并在合適位置架設百分表對主軸的偏移進行監視，要求主軸各部位不得有位移。

2.2 檢修密封底座的安裝

檢修密封座由4塊組件組合而成，在安裝前，將各組件組合面與把合面清掃干凈，為防止漏水各密封槽與銷孔不得有高點毛刺，由于現場空間限制，檢修密封座按照標記組裝成兩瓣進行回裝，檢修密封座相應密封圈按照尺寸鋪設，密封圈切口結合面涂粘合劑，所有與密封圈接觸表面在安裝前再次檢查不得有碰傷，把合面、組合面應均勻涂抹樂泰密封膠防止漏水，最后各組合面用0.05 mm塞尺檢查沒有間隙。

結合盤車數據調整檢修密封與主軸之間的間隙，各把合螺栓涂抹螺紋鎖固劑防止松脫，檢修密封底座安裝到位后用0.05 mm的塞尺檢查各把合面、組合面不能通過，通入0.5 MPa的氣體做密封試驗不得漏氣且檢修密封與大軸貼合緊密無間隙，排氣后應復位，最后將檢修密封座與大軸的間隙數據記錄在案。

2.3 密封支架安裝

密封支架為4瓣組成，安裝在檢修密封座上，由12顆M12×45強度為8.8級的螺栓及2顆B16×50的內螺紋圓柱銷固定，在密封支架上有兩顆定位銷釘用以限定主軸密封圈的位置。

在組裝密封支架前，將定位銷拆出，修整銷面及螺栓部分，回裝定位銷調整與密封支架的垂直度，以便在主軸密封圈安裝后能夠保證其在潤滑水壓的作用下上下動作靈活不卡澀。

清掃密封支架及通水孔，按照標記組裝成兩部分，將組裝好的密封支架按照標記放置在檢修密封座上，組合面涂抹密封膠，把合螺栓涂抹螺紋鎖固劑防止松脫，檢查密封支架組合面平整，支架槽內光潔度符合檢修要求，根據檢修密封座與大軸的間隙數據結合實際調整密封支架與大軸的間隙后把緊螺栓。安裝主軸密封水管試通水檢查主軸密封潤滑水來水通暢無阻塞，各管路無滲水。

2.4 主軸密封圈與轉環的安裝

安裝前檢查主軸密封圈的通水孔及銷孔內通暢無異物，各部尺寸滿足安裝要求；主軸密封圈是根據設計尺寸整體制作，需切斷后環軸粘接，在切斷時要求45度角切斷，斷面應整齊無破損，粘接時應一次性粘接到位，粘接面需平滑無錯位，允許粘接表面局部用銼刀修復。

以往轉環的安裝不注重轉環組合面的安裝工藝，燒損的主軸密封圈上表面經常會看到有被轉環切割產生的切損現象。轉環的安裝質量影響機組運行過程中主軸密封環與轉環的貼合程度，轉環組合面安裝后按照運行方向出現前瑞低后端高的情況，極容易造成主軸密封圈的切損，輕則漏水量增大，嚴重者造成主軸密封圈卡澀燒損。轉環由4瓣組成，組合件由螺栓把合柱銷定位，在組合前檢查轉環面的光潔度是否滿足檢修要求，組合面涂抹密封膠防止運行過程中漏水飛濺，轉環在組裝過程中需用刀尺等工具檢查轉環面的平滑度，防止出現“前低后高”的情況，用銅棒敲擊轉環確保轉環安裝到位，最后將把合螺栓打緊。

3 主軸密封圈的優化

葫蘆壩電站的主軸密封圈的材料為中硬耐磨橡膠I-2，磨損后具有自動補償功能，使用壽命長，對以往的主軸密封圈燒毀事故研究發現，主軸密封密封圈的上表面平滑，根據開機流程，機組開機前，主軸密封潤滑水通過密封支架底部通入抬起密封圈，一部分密封水通過通水孔進入密封圈上部進行潤滑防止密封圈上部與轉環發生干摩擦，在機組工況變化過程中會造成水導部分擺度變化及尾水壓力波動，使得主軸密封供水不能及時補充由于擺度及壓差造成的水膜破壞，長期積累最終導致主軸密封圈與轉環干磨，主軸密封圈上表面溫度急劇上升進而燒損造成主軸密封漏水增大。

根據以往事故分析綜合討論決定對密封圈進行結構優化，將主軸密封圈的上表面根據潤滑水與密封圈上表面的綜合估算決定開寬約20 mm深約10 mm的通水槽，擴大密封圈本體的通水孔，加大潤滑水通水量，這樣可以彌補主軸密封圈上表面由于“來水不足”而溫度上升的缺陷。

4 檢修后調試

4.1 主軸密封圈與轉環的調試

轉環安裝完畢后，對主軸密封圈做靜態調試動作試驗。主軸密封潤滑水壓力對主軸密封圈的抬起及密封效果有較大影響，潤滑水壓的調整以漏水量小、主軸密封圈抬起靈活及貼合度滿足檢修要求為目標。潤滑水壓從0.05 MPa開始遞增，在0.07 MPa左右主軸密封圈抬起貼合轉環，在0.1 MPa-0.2 MPa壓力范圍內調試發現，在潤滑水壓在0.15 MPa時，主軸密封圈貼合度良好，漏水量較小。故暫定0.15 MPa的潤滑水壓為額定水壓，待開機試運行后再次進行調整。

4.2 運行調試

機組回裝完畢后，按照運行流程開機檢視主軸密封的運行效果，潤滑水壓調整在0.15 MPa，在機組空轉態時，主軸密封漏水量按照估算約為4 L/s，機組帶負荷至滿負荷時機組漏水量約為0.3 L/s,調整潤滑水壓發現在0.15 MPa時，主軸密封水封效果良好，頂蓋排水泵起泵時間由原來的5 min/次延長為45 min/次，達到了主軸密封效果，優化了運行狀態，減輕了運行人員的巡回壓力。

5 結 語

隨著水電行業機械加工制造技術的進一步成熟，中小機組在設計制造方面存在的問題通過改造優化逐步得到了解決；檢修人員結合機組運行特點及運行狀態，有針對性的對主軸密封圈結構進行優化，從本體上解決了主軸密封可能發生干磨燒損的問題，而檢修工藝及檢修流程的規范化也在很大程度上避免了由于檢修技術不到位造成的人為影響，在運行調試過程中動態調節潤滑水

壓使主軸密封的運行工況達到最優，從而達到了最佳的運行效率，有效的降低了運行巡回難度，降低了頂蓋排水泵啟動頻率，延長了機組穩定運行小時。