樊衛(wèi)彬，趙鋒

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江天臺(tái)317200）

桐柏蓄能電站3號(hào)機(jī)主軸工作密封甩水原因分析及其處理

樊衛(wèi)彬，趙鋒

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江天臺(tái)317200）

介紹了桐柏蓄能機(jī)組主軸工作密封的結(jié)構(gòu)和工作原理,分析了機(jī)組主軸工作密封甩水的原因及采取的相應(yīng)處理。

抽水蓄能機(jī)組；主軸工作密封；甩水；密封條

桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺(tái)縣棲霞鄉(xiāng)百丈村，是一座日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站。安裝有四臺(tái)立軸單級(jí)混流可逆式水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量300 MW，總裝機(jī)容量1 200 MW，額定轉(zhuǎn)速300 r/min。為了適應(yīng)尾水水位110.0～141.17 m大幅變化，主軸工作密封采用的是液體靜壓軸向機(jī)械式密封。

1 主軸密封的結(jié)構(gòu)及工作原理

機(jī)組主軸工作密封的形式為液體靜壓軸向機(jī)械式密封，密封塊材料為酚醛樹(shù)脂合成材料。主要由移動(dòng)環(huán)、支撐環(huán)、導(dǎo)向環(huán)、抗磨環(huán)、壓緊彈簧及調(diào)整裝置、密封塊、集水槽及蓋板、4根RTD以及密封塊的磨損測(cè)量裝置組成（如圖1所示）；抗磨環(huán)安裝在大軸保護(hù)罩上，帶凹槽的密封塊裝在可垂直滑動(dòng)的移動(dòng)環(huán)上，通過(guò)移動(dòng)環(huán)與導(dǎo)向環(huán)間彈簧壓緊在抗磨環(huán)上。在密封板的凹槽內(nèi)注入清潔的壓力水以潤(rùn)滑和冷卻密封塊與抗磨環(huán)的摩擦面。主軸密封具有自調(diào)節(jié)的功能，主要是因?yàn)樵谥鬏S密封塊上有4根均壓管，下腔與尾水連通，上腔通至移動(dòng)環(huán)的上端面，這樣就使得移動(dòng)環(huán)的上、下端面的水壓平衡，不論是發(fā)電工況還是抽水工況都不會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)環(huán)抬起或與轉(zhuǎn)動(dòng)抗磨環(huán)抱死。主軸密封的潤(rùn)滑水通過(guò)12根水管進(jìn)入兩個(gè)密封面之間，形成一層水薄膜，轉(zhuǎn)動(dòng)抗磨環(huán)和固定密封塊之間不會(huì)直接接觸，它的水膜間隙是靠16根壓緊彈簧的預(yù)緊力來(lái)調(diào)整的。

主軸密封潤(rùn)滑水來(lái)自尾水，經(jīng)增壓泵加壓、再經(jīng)濾水器后供應(yīng)主軸密封，正常水壓力為0.3～1.1MPa，流量為6.6 m3/h，正常水膜厚度為40μm。其功能主要通過(guò)密封塊與轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)之間形成的水膜防止發(fā)電調(diào)相或抽水調(diào)相時(shí)轉(zhuǎn)輪室中跑氣,另外還阻止尾水經(jīng)大軸與內(nèi)頂蓋構(gòu)成的間隙上溢，控制機(jī)組旋轉(zhuǎn)部分和固定部分的漏水量，防止水導(dǎo)軸承和頂蓋被淹，造成水淹廠房事故。

圖1.軸密封結(jié)構(gòu)示意圖

2 主軸工作密封甩水情況及原因分析

2.1.軸工作密封甩水情況

3號(hào)機(jī)組抽水調(diào)相啟動(dòng)過(guò)程中壓水時(shí)主軸密封有甩水現(xiàn)象，通過(guò)上位機(jī)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)3號(hào)機(jī)調(diào)相壓水補(bǔ)氣較正常情況下頻繁（正常情況下，3號(hào)機(jī)壓水保持到補(bǔ)氣間隔時(shí)間在4 min 20 s左右，補(bǔ)氣3 min 30 s，主軸密封甩水情況下補(bǔ)氣間隔時(shí)間為2 min 30 s左右，補(bǔ)氣5 min），補(bǔ)氣時(shí)間明顯偏長(zhǎng)；機(jī)組在抽水調(diào)相轉(zhuǎn)抽水或轉(zhuǎn)停機(jī)過(guò)程中，主軸密封甩水情況更加嚴(yán)重，特別是轉(zhuǎn)輪室壓縮氣排空的瞬間；機(jī)組轉(zhuǎn)抽水后甩水現(xiàn)象消失，機(jī)組在發(fā)電工況下同樣不存在甩水情況。監(jiān)控系統(tǒng)顯示甩水情況下，主軸工作密封溫度、冷卻水流量均正常。

2.2.水原因分析

根據(jù)上述甩水情況，初步判斷可能原因有：1）主軸工作密封密封塊磨損嚴(yán)重；2）主軸工作密封導(dǎo)向環(huán)、支撐環(huán)與移動(dòng)環(huán)之間密封損壞；3）密封塊壓緊彈簧損壞，彈簧無(wú)法壓緊主軸密封塊。具體分析如下：

（1）主軸工作密封密封塊磨損嚴(yán)重

3號(hào)機(jī)甩水后結(jié)合機(jī)組定檢，將主軸密封水箱頂蓋拆卸下移開(kāi)，用深度尺測(cè)量主軸密封移動(dòng)環(huán)頂端到主軸密封支撐環(huán)面的高度差（如圖2），記錄廠房安裝場(chǎng)、副廠房、機(jī)組上游側(cè)、機(jī)組下游側(cè)四個(gè)方向的高度（如表1），根據(jù)表1測(cè)量數(shù)據(jù)可知，磨損塊基本無(wú)磨損，情況良好，故可以排除主軸密封塊磨損嚴(yán)重導(dǎo)致甩水的可能性。

圖2.軸密封分解后內(nèi)部示意圖

表1.號(hào)機(jī)主軸密封四個(gè)方向高度差測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表

（2）主軸工作密封導(dǎo)向環(huán)、支撐環(huán)與移動(dòng)環(huán)之間密封損壞，密封塊壓緊彈簧損壞、彈簧無(wú)法壓緊主軸密封塊

3號(hào)機(jī)甩水后結(jié)合機(jī)組定檢，將主軸密封水箱頂蓋拆卸下移開(kāi)，在啟動(dòng)主軸密封增壓泵的情況下，檢查發(fā)現(xiàn)移動(dòng)環(huán)與大軸間、移動(dòng)環(huán)與支撐環(huán)間有水涌出，并且在手動(dòng)給轉(zhuǎn)輪室壓水情況下，移動(dòng)環(huán)與大軸間、移動(dòng)環(huán)與支撐環(huán)間涌水更加嚴(yán)重，考慮到主軸密封塊基本無(wú)磨損的情況下，可以斷定主軸工作密封導(dǎo)向環(huán)、支撐環(huán)與移動(dòng)環(huán)之間密封損壞，密封塊壓緊彈簧損壞、彈簧無(wú)法壓緊主軸密封塊這兩個(gè)原因是導(dǎo)致甩水的根本原因。

3 處理措施及結(jié)果分析

3.1.理措施

結(jié)合2017年3號(hào)機(jī)C級(jí)檢修，拆解主軸工作密封分解檢查發(fā)現(xiàn)，主軸工作密封移動(dòng)環(huán)與支撐環(huán)間的036’01-032、移動(dòng)環(huán)與導(dǎo)向環(huán)間的036’01-033兩處O型密封條（如圖3）均出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，甚至斷裂；檢查發(fā)現(xiàn)密封塊壓緊彈簧基本無(wú)預(yù)緊力。為此，進(jìn)行了綜合處理：

（1）嚴(yán)格清洗干凈，更換移動(dòng)環(huán)與支撐環(huán)間的036’01-032、移動(dòng)環(huán)與導(dǎo)向環(huán)間的036’01-033兩處O型密封條，更換移動(dòng)環(huán)與導(dǎo)向環(huán)間的036’01-034導(dǎo)向帶，按設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格調(diào)整密封端面與移動(dòng)環(huán)之間的間隔，并密切觀察更新后的效果；

（2）更換16根壓緊彈簧，并按照設(shè)計(jì)要求調(diào)整16根壓緊彈簧預(yù)緊力。

圖3.軸工作密封密封條設(shè)計(jì)圖

3.2.果分析

更換密封條、壓緊彈簧后，經(jīng)過(guò)一個(gè)月的運(yùn)行觀察，主軸密封沒(méi)有再出現(xiàn)甩水情況，問(wèn)題得到根本解決。

4 結(jié)語(yǔ)

桐柏蓄能電站3號(hào)機(jī)主軸工作密封甩水現(xiàn)象引起高度重視后，多次結(jié)合定檢現(xiàn)場(chǎng)查找問(wèn)題原因，經(jīng)過(guò)更換兩道O型密封條、壓緊彈簧后，問(wèn)題得到根本解決，充分證明前期排查原因思路正確，整個(gè)原因分析及處理過(guò)程可供其它蓄能電站借鑒。

[1]彭來(lái)忠，吳錫勝.桐柏抽水蓄能電站主軸密封原理分析及結(jié)構(gòu)改造[C]//抽水蓄能電站工程建設(shè)文集，2006.

[2]陳林.桐柏抽水蓄能電站水導(dǎo)軸承及主軸密封安裝與試運(yùn)行中問(wèn)題淺析[J].科技風(fēng)，2011（01）:226，231.

[3]桐柏蓄能電站水輪機(jī)運(yùn)行維護(hù)說(shuō)明書(shū).[Z].

[4]李浩良，孫華平.抽水蓄能電站運(yùn)行與管理[M].杭州：浙江大學(xué)出版社,2013.

[5]陳湘勻.主軸密封結(jié)構(gòu)剖析及燒損分析[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2001（03）.

TK730.8

B

1672-5387（2017）09-0014-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.09.006

2017-06-19

樊衛(wèi)彬（1987-），男，工程師，從事抽水蓄能電站設(shè)備運(yùn)行工作。