某電廠水輪機密封裝置漏水原因分析及處理

文興全

（廣東粵電長湖發(fā)電有限責(zé)任公司，廣東 英德513021）

1 引言

某水電廠1號水輪發(fā)電機組為立軸軸流轉(zhuǎn)漿式機組，于2013年9月完成增容改造，改造后水輪機型號為ZZD642-LH-450，額定功率為43.34 MW，額定水頭為28.00 m，額定轉(zhuǎn)速為150 r/min。至2015年初，該機組共出現(xiàn)了3次因主軸漏水過大而被迫停機檢修的問題，針對這一頻繁出現(xiàn)的問題，電廠組織人員對此進行深入分析研究，找出了問題原因，對密封裝置進行現(xiàn)場檢修處理，徹底解決了密封裝置漏水過大問題，提高了設(shè)備運行穩(wěn)定性、可靠性。

2 主軸密封裝置介紹

主軸密封裝置是水輪機的一道重要保護，當(dāng)密封裝置漏水嚴(yán)重時，將會導(dǎo)致水淹水導(dǎo)軸承，甚至是水淹廠房的嚴(yán)重事故，結(jié)構(gòu)合理、工藝優(yōu)良的密封裝置是水輪發(fā)電機組安全、穩(wěn)定運行的重要保障，某水電廠在2013年增容改造時，將原密封裝置一并進行了更換。

2.1 運行密封裝置

某水電廠1號水輪機運行密封為可調(diào)水壓式端面密封，詳見圖1所示。密封活塞圈材質(zhì)為丁晴橡膠，密封環(huán)采用0 Gr18 Ni9不銹鋼板，密封水壓在0.05～0.20 MPa之間調(diào)整，為排除密封漏水的積水，設(shè)有浮子信號裝置，控制積水水位及排水泵的啟動和停止[1]。

2.2 檢修密封裝置

某水電廠1號水輪機檢修密封裝置為空氣圍帶式結(jié)構(gòu)，詳見圖1所示。為防止檢修運行密封和較長時間停機時尾水倒灌而設(shè)置，在機組停機后圍帶充0.5～0.7 MPa壓縮空氣來封水，在機組啟動前撤除壓縮空氣，防止意外磨損檢修密封的空氣圍帶[1]。

圖1 密封裝置裝配簡圖

3 缺陷現(xiàn)象及原因分析

3.1 缺陷現(xiàn)象

（1）新密封裝置投入運行不久，運行中發(fā)現(xiàn)頂蓋水位異常升高，頂蓋備用抽水泵啟動仍然不能抽低水位。電廠立即采取緊急措施抽低尾水后，拆卸密封裝置檢查發(fā)現(xiàn)運行密封橡膠活塞圈磨損導(dǎo)致漏水過大。

（2）機組運行時圍帶排氣孔有水流出，停機時尾水倒灌致頂蓋水位異常升高。電廠立即采取緊急措施抽低尾水后，拆卸密封裝置后檢查發(fā)現(xiàn)檢修密封空氣圍帶穿孔。

3.2 原因分析

（1）關(guān)于運行密封裝置活塞圈異常磨損問題。電廠組織技術(shù)人員進行現(xiàn)場檢查并分析原因：由于此類水壓式端面密封結(jié)構(gòu)是國內(nèi)普遍使用且技術(shù)成熟的產(chǎn)品，裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計不存在問題；運行時的水壓均是按照設(shè)計要求進行調(diào)整和控制的，也不存在水壓過大造成磨損的問題。最可能存在的問題有：①密封供水水質(zhì)太差，或者密封供水水量、水壓不足，在開機時不能及時供水將活塞圈迅速頂起而導(dǎo)致尾水倒灌至密封水腔，有較大堅硬的砂石或其他異物進入密封活塞圈工作面，導(dǎo)致了這種較大面積的撕裂狀磨損；②密封活塞材質(zhì)選擇不合理，應(yīng)選擇耐候性、耐磨性、耐油性更好的材質(zhì)。

（2）關(guān)于檢修密封空氣圍帶磨損穿孔的問題。電廠組織技術(shù)人員詳細(xì)檢查，深入分析，可能存在的問題有：①開停機流程設(shè)計有缺陷，開機時圍帶氣壓撤除過晚、停機時圍帶氣壓投入過早，從而造成了空氣圍帶磨損；②空氣圍帶與主軸安裝間隙過小，運行中主軸正常擺動造成磨損；③空氣圍帶槽加工尺寸與圍帶尺寸配合不合理；④空氣圍帶材質(zhì)選擇不合理，應(yīng)選擇耐磨性、耐候性更好的材質(zhì)。

4 現(xiàn)場檢修與處理

4.1 現(xiàn)場檢測

將密封裝置拆卸后，現(xiàn)場通過查閱資料、肉眼觀察、氣壓試驗、尺寸測量等方法進行了以下檢測：①查閱監(jiān)控流程，經(jīng)查閱監(jiān)控流程后，確認(rèn)開、停機流程時空氣圍帶撤除、投入壓縮空氣流程符合設(shè)計要求。②目測，發(fā)現(xiàn)主軸（轉(zhuǎn)環(huán)以下）表面、空氣圍帶座、密封支架均銹蝕嚴(yán)重；現(xiàn)場技術(shù)供水水質(zhì)較差，存在較多泥沙。③氣壓試驗，新圍帶通氣觀察圍帶鼓起情況，當(dāng)氣壓在0.1 MPa時，即發(fā)現(xiàn)圍帶有明顯的鼓起現(xiàn)象。④尺寸測量，經(jīng)電廠技術(shù)人員與廠家服務(wù)人員共同測量確認(rèn)尺寸見表1。

通過現(xiàn)場進行檢測后，分析出造成密封裝置多次漏水的主要原因有以下幾種：①密封水水質(zhì)較差，達不到設(shè)計要求；②裝置部件實際尺寸有偏差；③密封活塞及空氣圍帶選材不合理。

表1 密封裝置相關(guān)部件尺寸測量記錄表

4.2 檢修與處理

經(jīng)過以上分析后，在2015年1月現(xiàn)場采取了以下檢修與處理措施：①運行密封裝置供水管路加裝二次過濾裝置，提高技術(shù)供水清潔度；②將運行密封供水接頭管徑加大，改為DN15的不銹鋼管接頭；③密封裝置安裝前，對主軸（轉(zhuǎn)環(huán)以下）表面、空氣圍帶座、密封支架進行除銹后，涂防銹漆兩遍；④現(xiàn)場將密封裝置各部件存在尺寸偏差的部分進行現(xiàn)場加工，現(xiàn)場加工后尺寸見下頁表2；⑤將密封活塞圈、空氣圍帶的材質(zhì)由原來的丁晴橡膠更換為氯丁橡膠。

表2 密封裝置相關(guān)部件現(xiàn)場加工后尺寸測量記錄表

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

某電廠密封裝置多次出現(xiàn)漏水過大的問題，經(jīng)過相關(guān)技術(shù)人員分析原因后，采取了針對性的檢修與處理措施，投運后運行穩(wěn)定，至2017年底C級檢修，期間未出現(xiàn)因密封裝置漏水問題造成的機組非計劃停運?？梢姳敬蔚默F(xiàn)場檢修與處理是合理且有效的，也大大提高了設(shè)備運行的穩(wěn)定性、可靠性。

5.2 建議

水電廠在開展技術(shù)改造項目時，應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，對于可能影響質(zhì)量偏差的各環(huán)節(jié)提前做好風(fēng)險分析，并制定控制措施，做好全過程的質(zhì)量控制。不能過分相信設(shè)備廠家的口頭質(zhì)量承諾，確保改造設(shè)備一次性成功，避免類似問題重復(fù)出現(xiàn)。