摘要：蜀河水力发电厂一、二、五、六号机组均是由东方电气集团东方电机有限公司生产制造的灯泡贯流式水轮发电机组。其主轴密封原设计分为工作密封和检修密封，检修密封为空气围带式密封；工作密封为间隙密封、平板密封加径向盘根密封的组合形式。工作密封的中径向盘根密封的盘根安装和调整较难控制，在长期运行过程中纤维编织盘根磨损较快，同时也加速对转环的磨损，漏水量加大,使得密封的工作寿命大大降低,影响机组安全运行。更换编织盘根的工作条件要求苛刻，需机组停机并落下进水口、尾水闸门后排空流道方能进行。更换编织盘根的工期较长，严重影响经济效益；检修申请在汛期也很难获得调度批准。为解决此类问题，我厂外出调研，参考同类型机组，决定采用新型主轴密封结构，笔者有幸参与主轴密封改造安装工作，颇有体会，现整理成文，希望对存在类似问题的水电站具有一定的借鉴意义。
关键词：灯泡贯流式；主轴密封；新型密封装置
1．工程概况
蜀河水电站位于陕西省旬阳县境内的汉江上游干流上，坝址在旬阳县蜀河镇上游约1km处，距旬阳县城51km，距上游已建的安康水电站约120km，距下游已建的丹江口水电站约200km，是汉江上游梯级开发规划中的第六个梯级电站，是陕西汉江投资开发有限公司开发建设的第二个水电站。
蜀河水电站工程的主要任务是发电，并兼顾航运等。主要承担陕西电网的调峰、调频以及事故备用等任务。工程规模为二等大（2）型，主要建筑物按百年一遇洪水设计，千年一遇洪水校核，相应洪峰流量分别为30000m3/s和38100m3/s。设计洪水位为222.05m、校核洪水位为227.15m（总库容为3.235亿m3）、正常蓄水位 217.30m（相应库容1.76亿m3）、死水位为215.00m、汛期排沙水位为212.00m。坝顶高程230m，坝顶长度290m，最大坝高72m。调节库容为0.24亿m3，为日调节水电站。
蜀河水力发电厂东电机组水轮机型号GZ（657）-WP-546 额定流量260m³/s，水头19.6m，转速125r/min，水轮机转轮直径5460mm，水轮机大轴直径φ950mm，主轴密封装置直径φ1755mm。
2．情况说明
蜀河水力发电厂二号机组由东方电气集团东方电机有限公司生产制造。每年利用小修更换盘根密封、转环等配件并调整压缩行程，但运行不足半年（在汛期中）就发生主轴密封漏水大及甩水的问题。为彻底解决主轴密封容易损坏、磨损及漏水量较大的问题，避免机组非计划停运，减小检修维护工作量。该厂决定在二号机大修中对二号机主轴密封进行首次改造，彻底解决此类问题。
二号机原主轴密封结构由检修密封和工作密封组成。工作密封主要有密封座、压环、径向编织盘根组成，在轴向一般设置四道盘根，四道盘根中间设置一道垫环，确保主轴密封润滑水通畅。工作原：从轴向压紧四道盘根使其产生径向膨胀，与密封转环紧密接触，起到止水作用。机组运行时，盘根与密封转环表面产生接触摩擦，为确保盘根正常工作，在盘根箱内通过垫环通入密封清洁润滑水，对摩擦面进行润滑，如图所示。
原主轴密封存在缺点：
（1）盘根的压缩量调整困难，可靠性低
密封安装时，盘根的压缩量较难控制，压缩量过大时，进入盘根箱的润滑水量不足, 将造成盘根磨损严重甚至烧毁；压缩量过小则漏水量较大，影响机组的安全运行。故径向盘根密封装置运行的可靠性难以保证。
（2）运行条件受水质影响，检修维护困难
机组在运行的过程中，密封转环和垫环在旋转过程中对纤维编织盘根都有磨损作用， 一旦汛期水中含泥沙量较多，就会造成盘根磨损速度加快，需经常停机压紧调整，更换。在安全措施上常常需要机组落下进水口、尾水闸门后排空流道方能进行，严重影响发电效率，在汛期很难获得省调的批准。
3．技术方案及实施过程
根据二号机组主轴密封装置改造调研情况，2017年7月，蜀河水电厂决定选用新型主轴密封装置，2017年10月10日完成了二号机组主轴密封改造工程设计，厂家提供设计图纸及产品说明书；2017年12月29日完成二号机组主轴密封改造制造，并通过出厂验收。2018年4月25日顺利完成了二号机组主轴密封改造现场施工和调试工作，新型主轴密封装置不再采用平板密封和径向盘根密封的结构形式。而是采用“L”型+“D”型组合式径向密封结构，如下图所示。
工作原理：机组开机时，在“L”型和“D”型径向密封之间通入密封润滑水，对两密封进行润滑防止开机干摩擦而烧毁密封。“L”型径向密封作为主密封封住经迷宫密封减压后的流道中漏水，经工作密封之后的机组的漏水及润滑水经水箱集中引入集水井。同时可在排水管上设置流量计，用以监测排水量，主轴密封运转正常。因“D”型开口密封为接触式密封，保证与转环之间的间隙均匀，可有效防止漏水。
4．改造后效果
二号机组主轴密封改造后，主轴密封装置在机组运行中排水量低于30L/min（改造前100L/min），无渗漏现象，彻底解决了二号机组主轴密封漏水量大的问题。目前机组投运6个月以上，经历一年整个汛期的检验，二号机组主轴密封装置密封可靠无渗漏现象，设备性能优良。
5．结束语
本次改造历经半载，克服重重困难。面临着技术设计上、改造时间合理性、现场实际安装尺寸等等原因，经过大家努力终于完成，这个成果是值得学习和借鉴的。主轴密封装置改造成功后，一个大修周期内无需调整甚至更换，从而提高了密封装置的运行可靠性，降低了运行成本。特别在汛期，主轴密封容易发生损坏、磨损及漏水量较大的问题不会在出现，避免了机组非计划停运，减小检修维护工作量。彻底消除机组安全隐患，确保水轮发电机组安全稳定经济运行。同时减少因检修维护而损失的发电量，对提高企业经济效益有着一定贡献作用,最后希望出现类似问题的贯流式机组电站，可以采用相似的改造，解决主轴密封漏水问题。
论文作者:王秋成
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
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