陳傳坤（東方電機(jī)有限公司，四川德陽(yáng)618000）

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多布水電站主軸密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和安裝工藝

陳傳坤
（東方電機(jī)有限公司，四川德陽(yáng)618000）

摘要：水輪機(jī)主軸密封是水輪發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵部件之一，直接關(guān)系到機(jī)組的安全運(yùn)行、檢修周期以及電站的經(jīng)濟(jì)效益。本文主要介紹多布水電站主軸密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和安裝工藝，可為其他燈泡貫流式水輪機(jī)主軸密封的設(shè)計(jì)和安裝提供參考。

關(guān)鍵詞：多布；燈泡貫流式；密封；結(jié)構(gòu)；安裝

中圖分類號(hào)：TK730.3+25

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5387（2016）03-0001-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.03.001

1電站概況

多布水電站是西藏自治區(qū)“十二五”能源發(fā)展規(guī)劃重點(diǎn)項(xiàng)目，位于西藏林芝縣境內(nèi)的尼洋河上，距林芝縣八一鎮(zhèn)約25 km。電站裝機(jī)容量120 MW，裝有4臺(tái)30 MW燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。電站額定水頭16.7m，最大水頭24m；機(jī)組額定轉(zhuǎn)速125r/mim，水輪機(jī)型號(hào)GZ（650）-WP-485，主軸直徑900 mm。

2主軸密封結(jié)構(gòu)

主軸密封裝配由護(hù)蓋、檢修密封座、空氣圍帶、檢修密封蓋、密封座、抗磨板、密封塊、導(dǎo)向銷、纖維編織盤(pán)根、墊環(huán)、轉(zhuǎn)環(huán)、壓蓋和集水盒等組成，見(jiàn)圖1。護(hù)蓋安裝在轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸螺栓上；檢修密封座/蓋和密封座安裝在導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)延伸段上；抗磨板和轉(zhuǎn)環(huán)安裝在護(hù)蓋上；護(hù)蓋、抗磨板和轉(zhuǎn)環(huán)隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

主軸密封分工作密封和檢修密封，工作密封又包括徑向盤(pán)根密封和軸向端面密封。徑向工作密封的盤(pán)根為美國(guó)GORE-TEX（戈?duì)枺┕旧a(chǎn)的100 % GFO纖維編織盤(pán)根；軸向工作密封的密封塊材料為耐油耐水聚氨酯。檢修密封為傳統(tǒng)的空氣圍帶結(jié)構(gòu)，材料為氯丁橡膠。

徑向盤(pán)根工作密封通過(guò)壓蓋調(diào)整纖維編織盤(pán)根的軸向壓縮量，來(lái)改變纖維編織盤(pán)根與轉(zhuǎn)環(huán)之間的徑向壓緊量。纖維編織盤(pán)根共4圈，在第2和第3圈之間設(shè)置有墊環(huán)，清潔的密封潤(rùn)滑水經(jīng)過(guò)密封座上進(jìn)水孔，由墊環(huán)引導(dǎo)至纖維編織盤(pán)根與轉(zhuǎn)環(huán)的接觸面，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑和冷卻作用。

圖1　主軸密封裝配

軸向水壓端面密封通過(guò)調(diào)整密封潤(rùn)滑冷卻水的水壓和流量改變密封塊與抗磨板之間的軸向壓緊量。密封塊為開(kāi)口件、帶卯榫接頭，密封塊設(shè)有裙邊并通過(guò)4個(gè)導(dǎo)向銷裝在密封座的環(huán)槽內(nèi)，密封塊裙邊與密封座為過(guò)盈配合，密封塊設(shè)有特定的端面尺寸和形狀，密封塊斷面尺寸和裙邊的過(guò)盈量由其受力計(jì)算和廠內(nèi)試驗(yàn)最終確定的，以保證機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中密封塊上、下游兩側(cè)的受力均衡，并使密封塊與抗磨板之間形成穩(wěn)定的水膜以達(dá)到潤(rùn)滑、冷卻和密封的作用。

抗磨板和轉(zhuǎn)環(huán)材質(zhì)都是不銹鋼、表面加工精度都高：抗磨板材質(zhì)為S135，與密封塊配合面粗糙度為0.8；轉(zhuǎn)環(huán)材質(zhì)為0Cr18Ni9，與纖維編織盤(pán)根配合面粗糙度為1.6。

3主軸密封安裝

由于檢修密封座、檢修密封蓋未分瓣，因此在轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸前將預(yù)先套在主軸上。此外，空氣圍帶安裝前，對(duì)其進(jìn)行檢漏試驗(yàn)并按圖紙檢查其尺寸。為便于后續(xù)安裝調(diào)整，導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)延伸段只進(jìn)行臨時(shí)定位。

3.1護(hù)蓋、轉(zhuǎn)環(huán)和抗磨板安裝

將2瓣護(hù)蓋和轉(zhuǎn)環(huán)分別圍繞主軸組圓，分瓣面涂抹密封膠，調(diào)整護(hù)蓋和轉(zhuǎn)環(huán)分瓣面錯(cuò)牙，特別是護(hù)蓋的抗磨板把合面和轉(zhuǎn)環(huán)的纖維編織盤(pán)根配合面。將護(hù)蓋安裝在轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸螺栓上，護(hù)蓋把合螺栓設(shè)有銅墊圈。對(duì)稱8點(diǎn)測(cè)量并調(diào)整護(hù)蓋與主軸法蘭的軸向間隙均勻一致。

將轉(zhuǎn)環(huán)安裝在護(hù)蓋上，由于受空間限制和轉(zhuǎn)環(huán)的影響，需特別注意轉(zhuǎn)環(huán)與護(hù)蓋把合螺栓的預(yù)緊，可制作特殊的彎把套筒扳手。對(duì)稱8點(diǎn)測(cè)量并調(diào)整轉(zhuǎn)環(huán)與護(hù)蓋配合止口的徑向間隙均勻一致。

抗磨板安裝前，仔細(xì)用刀口尺檢查清理抗磨板以及護(hù)蓋法蘭面的高點(diǎn)、毛刺。將4塊抗磨板逐一地安裝在護(hù)蓋上，每塊抗磨板安裝時(shí)按從中間到兩端的順序預(yù)緊不銹鋼內(nèi)六角螺釘。

3.2盤(pán)車

抗磨板安裝完成后，對(duì)護(hù)蓋、轉(zhuǎn)環(huán)和抗磨板進(jìn)行整體盤(pán)車，要求護(hù)蓋與空氣圍帶配合部位擺度不大于0.30 mm，轉(zhuǎn)環(huán)與纖維編織盤(pán)根配合部位擺度不大于0.20 mm，抗磨板與密封塊配合部位端面跳動(dòng)不大于0.10 mm。

3.3檢修密封安裝

盤(pán)車合格后，將配割好的2根空氣圍帶裝入檢修密封座，保護(hù)好圍帶接頭處的O型密封圈避免損傷，2根空氣圍帶的端頭需進(jìn)行粘接。以護(hù)蓋為基準(zhǔn)調(diào)整檢修密封座、空氣圍帶和檢修密封蓋與護(hù)蓋的徑向間隙，該間隙設(shè)計(jì)值為1.5～2.0 mm，對(duì)稱8點(diǎn)測(cè)量，要求對(duì)稱點(diǎn)偏差不大于0.30 mm。檢修密封蓋安裝后，對(duì)空氣圍帶進(jìn)行保壓試驗(yàn)：試驗(yàn)壓力0.7 MPa、試驗(yàn)時(shí)間30 min，要求無(wú)泄漏。保壓試驗(yàn)過(guò)程中測(cè)量空氣圍帶與護(hù)蓋的徑向間隙，要求間隙為零，2根空氣圍帶端頭處局部允許有不大于0.40 mm的間隙?？諝鈬鷰艢夂髲?fù)測(cè)檢修密封座/蓋及空氣圍帶與護(hù)蓋的徑向間隙。

由于檢修密封座與導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)延伸段的止口間隙較小，在調(diào)整檢修密封與護(hù)蓋徑向間隙時(shí)可通過(guò)移動(dòng)內(nèi)環(huán)延伸段的方式進(jìn)行。檢修密封安裝完成后，將導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)延伸段固定并鉆鉸銷孔。

3.4密封座安裝

圍繞主軸將2瓣密封座組圓，分瓣面涂抹密封膠，調(diào)整分瓣面錯(cuò)牙。將4個(gè)導(dǎo)向銷裝入密封座；根據(jù)4個(gè)導(dǎo)向銷的定位，將密封塊裝入密封座的環(huán)槽內(nèi)，由于密封塊裙邊與密封座為過(guò)盈配合，密封塊安裝過(guò)程中可用木錘將密封塊輕輕敲進(jìn)環(huán)槽內(nèi)，測(cè)量密封塊凸出密封座的距離應(yīng)一致、偏差不大于0.50mm。密封座安裝過(guò)程中，測(cè)量并調(diào)整密封座與轉(zhuǎn)環(huán)的徑向間隙，該間隙設(shè)計(jì)值為2 mm，要求對(duì)稱點(diǎn)偏差不大于0.40 mm。密封座安裝過(guò)程中，需注意密封座上進(jìn)水孔（1個(gè)徑向工作密封、2個(gè)軸向工作密封）的方位。

3.5工作密封安裝

纖維編織盤(pán)根安裝：盤(pán)根安裝時(shí)每圈必須單獨(dú)切割，單圈安裝。將盤(pán)根纏繞在轉(zhuǎn)環(huán)上進(jìn)行配割，45°切口、切口方向與主軸旋轉(zhuǎn)方向一致、切口應(yīng)平整光滑，切割時(shí)保證盤(pán)根與轉(zhuǎn)環(huán)貼合緊密。盤(pán)根安裝時(shí)在與轉(zhuǎn)環(huán)配合面薄薄地涂抹一點(diǎn)凡士林。

為保證密封潤(rùn)滑水進(jìn)入順暢并使各圈纖維編織盤(pán)根軸向壓縮量均勻，在盤(pán)根和墊環(huán)安裝過(guò)程中通過(guò)測(cè)量盤(pán)根、墊環(huán)和壓蓋到密封座端面的軸向距離，來(lái)控制墊環(huán)中心與密封座進(jìn)水孔中心對(duì)正、各圈盤(pán)根壓縮量均勻。經(jīng)過(guò)計(jì)算和分析，每圈盤(pán)根的軸向壓縮量約0.7 mm，墊環(huán)到密封座端面尺寸約57.5 mm。墊環(huán)安裝時(shí)還需注意墊環(huán)與轉(zhuǎn)環(huán)的徑向間隙，該間隙設(shè)計(jì)值為1 mm。

3.6壓蓋和集水盒安裝

將壓蓋和集水盒圍繞主軸組圓，分瓣面涂抹密封膠，調(diào)整分瓣面錯(cuò)牙。通過(guò)壓蓋與密封座間的頂絲螺栓和把合螺栓的聯(lián)合作用，調(diào)整壓蓋到密封座端面的距離，該距離設(shè)計(jì)理論值為13 mm，安裝時(shí)先按15 mm進(jìn)行調(diào)整，后續(xù)根據(jù)密封漏水量和轉(zhuǎn)環(huán)溫度進(jìn)行調(diào)整。壓蓋安裝過(guò)程中，也需測(cè)量并調(diào)整與轉(zhuǎn)環(huán)

徑向間隙均勻一致，該間隙設(shè)計(jì)值為2 mm，要求對(duì)稱點(diǎn)偏差不大于0.40 mm。集水盒安裝過(guò)程中注意檢查與轉(zhuǎn)環(huán)的徑向間隙。

3.7管路安裝

主軸密封水氣管路安裝：包括徑向盤(pán)根密封潤(rùn)滑水管路、軸向端面密封壓力水管路、空氣圍帶進(jìn)氣管和密封排水管。在管路安裝過(guò)程中，特別注意軸向端面密封壓力水管路及閥組的安裝，這是因?yàn)樵谕C(jī)過(guò)程中考慮到反向水推力的作用未避免密封塊與抗磨板貼死而燒損，因此停機(jī)過(guò)程中將軸向端面密封的壓力水與密封排水管聯(lián)通。

4結(jié)語(yǔ)

多布電站已按上述安裝工藝和技術(shù)要求完成了4號(hào)和3號(hào)2臺(tái)機(jī)主軸密封的安裝，4號(hào)機(jī)已于2015年8月29日完成72 h試運(yùn)行。在試運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)密封漏水量和轉(zhuǎn)環(huán)溫度將壓蓋到密封座端面距離由15 mm擴(kuò)大至17 mm。目前，多布電站4號(hào)機(jī)正在穩(wěn)定運(yùn)行中，帶負(fù)荷24 MW時(shí)，徑向密封潤(rùn)滑水水壓約0.18 MPa、流量約2.6 m3/h，軸向端面密封的潤(rùn)滑水水壓約0.22 MPa、流量約1.53 m3/h。

多布電站4號(hào)機(jī)的成功運(yùn)行說(shuō)明這種主軸密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安裝工藝要求是可行的。

作者簡(jiǎn)介：陳傳坤（1981-），男，工程師，從事水輪機(jī)安裝工藝服務(wù)工作。

收稿日期：2015-10-08