摘要：水轮机是水轮发电成套设备的主机，它与水轮发电机、电站控制设备励磁系统调速器配套使用，组成水力发电站的主体。水轮机检修，主要指的是检查和维修水轮机，使水轮机得以正常的工作。但目前，随着科技的发展，水轮机的一些问题逐渐显露出来。本文对水轮机检修密封的两种控制技术进行了分析，以防止水轮机检修密封故障。
关键词：水轮机；检修密封；控制技术
为实现水轮机大轴间隙密封，防止水淹轴承，水轮机结构设计一般设置有两种密封装置，一种是大轴端面密封，属动态密封，采用清洁水作为密封介质，用于阻断机组运行状态下转轮室与顶盖之间的水流串动；另一种是检修密封装置，属静态密封，采用压缩空气作为密封介质，用于阻断机组停机状态下转轮室与顶盖之间的水流串动。当机组运行时，检修密封装置必须处于退出状态，当机组停机且密封水退出后，检修密封装置需处于投入状态。
一、水轮机检修密封控制的技术
水轮机是水轮发电成套设备的主机，它与水轮发电机、电站控制设备励磁系统调速器配套使用，组成水力发电站的主体。水轮机的检修一般是在一定的时间范围内进行的，它有自己的周期。但有时也会因为一些无法意料的原因而提前进行检修。密封一直就是常年困扰水电站和主机厂的一个主要问题。因为密封出现严重的泄漏问题，常常导致电站提前进行大的维修。而水轮机检修的密封常常包括多种密封：主轴密封、导叶密封、阀门密封、桨叶密封等等。而水轮机检修密封控制通常采用这样一些控制技术：动态密封、静态密封、空心围带结构形式以及实心围带的结构形式等。这些形式都在不断地实践中进行检验，同时也随着科技的发展，不断的更新。以便保证水轮机在生活中更好地得到应用。
二、水轮机检修密封的控制方式
1、水轮机主轴的密封。水轮机主轴密封是水轮机的一项重要保护，它装在水导轴承的下面，以防止压力水从主轴和顶盖之间渗漏机坑内，淹没水导轴承，破坏水导轴承的工作，影响机组的运行。按水轮机主轴密封的工作性质可以分为检修密封和工作密封。
（1）检修密封：检修密封按其结构型式可以分为：空气围带式、机械式和抬机式检修密封。但在实际中大多数运用空气围带检修密封。它主要由固定环和橡胶空气围带组成，在工作时，向空气围带充入0.4～0.7Mpa 的空气压力，使空气围带橡皮膨胀，报紧主轴，防止水进入；当开机时，将空气围带里的压缩气体排除，使其收缩，让空气围带与主轴之间保持1.5～2mm 的间隙。该检修密封结构简单，操作容易，密封效果好，大多数机组检修密封都用此种结构。
（2）工作密封：工作密封按照密封结构型式可以分为：平板密封、径向密封、盘根密封、端面密封以及迷宫环密封。平板密封主要是利用单层橡胶板与固定在主轴上的不锈钢转环端面形成密封，靠水压力进行密封，目前在中小型轴流机组中还应用。径向密封它是由若干块扇形碳精块在钢扇形块内靠弹簧紧压在主轴上，形成一层层的密封，在密封圈内开有小排水孔，将漏出的水由此排出，现在已经基本淘汰被端面密封所代替。盘根密封是由底封环、盘根、水封环、水封管和压盖等部件组成，它主要是靠底封环和压盖压紧套在中间的盘根，起到密封作用。该密封在小型卧式机组中使用比较普遍。端面密封有机械式和水压式两种。机械端面密封它是依靠弹簧将装有圆形橡胶块的圆盘拖起，使圆形橡胶块和固定在主轴上的不锈刚圆环紧贴起到密封作用。迷宫环密封的工作原理是在在水轮机转轮顶部设有泵板装置，由于泵板的吸出作用，主轴法兰始终处于大气之中，轴与轴封间不接触并只有一层空气，该密封有极长的寿命。该种新型密封已逐步被推广，在多个电站中被应用，且运行效果较好。
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2、水轮机大轴间隙密封。对水轮机大轴间隙密封，通常水轮机结构设计一般设置有两种密封装置，一种是大轴端面密封，属动态密封，采用清洁水作为密封介质，用于阻断机组运行状态下转轮室与顶盖之间的水流串动；另一种是检修密封装置，属静态密封，采用压缩空气作为密封介质，用于阻断机组停机状态下转轮室与顶盖之间的水流串动。这样以来可以防止水淹轴承。当机组运行时，检修密封装置必须处于退出状态，当机组停机且密封水退出后，检修密封装置需处于投入状态。
3、实心围带结构。采用实心式心型密封条与密封座形成密闭气室，在投入气压时气压将密封条推向大轴并与大轴贴紧密封从顶盖上来的水，卸去气压后利用密封条自身的弹力和水压作用恢复到原来的位置。实心式心型气围带在使用中磨损变形，产生漏水，将密封槽径向尺寸增加2.0mm，使其满足心型橡皮条投入时在密封槽中移动距离的要求。当投入时压缩空气进入空气围带，使空气围带的凸出部位抱紧水轮机大轴，切断尾水以防水淹水车室。
三、分析控制方式优缺点
1、空心围带结构形式：迄今为止，水电行业的水轮机检修密封装置普遍采用传统的空心围带结构形式，该结构形式密封效果好，控制简单，但也存在若干缺陷难以克服。首先，空心围带容易破损，因为空心围带都是根据具体项目的结构尺寸定制的，不能批量生产，产品质量难以充分保证；其次，空心围带一旦破损漏气，立即失去密封作用，必须马上更换，而受围带安装位置的限制，更换工作不是一件容易的事情，尤其对于中小型机组，空间紧张，检修人员无法靠近，必须拆卸水导油槽和轴承，工作量大；第三，空心围带破损后，转轮室压力水可能进入围带供气管路，对机组供气系统产生危害，甚至会串入发电机制动管路系统，漏出的水可能危及发电机绝缘的安全。
2、主轴密封：水轮机转轮止漏环会产生少量漏水，这些漏水会沿着主轴与固定部件之间的间隙进入机坑，妨碍其他设备的正常运行。因此，必须在主轴上设置漏密封装置。主轴密封则是水轮机关键部件之一，是水轮机的一项重要保护它装在水导轴承，作用是防止压力水从主轴和顶盖之间渗漏机坑内，淹没水导轴承，破坏水导轴承的工作影响机组的运行。主轴的密封有利于促进水轮机正常的、有序的进行工作，同时它也可以增加水轮机使用的寿命。
3、实心围带结构：实心围带结构在水轮机检修密封控制中的应用，可以提高水轮机使用的效率和使用的寿命。在实心围带的使用中，大家还要避免围带的破坏。针对围带的破坏，一方面大家应该从围带的使用材料下手，寻求更先进、更可靠的新型材料来替代原有较为陈旧的围带；另一方面则要从围带的工作模式上找办法，改变原有的工作模式，从而全面提高围带的工作性能和效率。最终促进水轮机高效的、快速的发展。
为解决空心围带存在的问题，国外公司率先将实心围带技术应用于水轮机检修密封装置，国内也有企业开始采用该类结构形式。与空心围带相比，实心围带有明显的优点，实心围带不需要根据具体项目定制，具有通用性，可以实现批量生产，产品质量容易保证；实心围带不易破损，即使有擦挂，也可坚持使用，不会立即失效，不需要马上停机更换。但实心围带的密封效果可能不如空心围带好，即使在正常使用时，也可能会存在一定程度的漏水漏气问题，并且随着使用时间的增加，泄漏会呈增大的趋势，但一般不会超标，可以满足用户要求。
参考文献：
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论文作者:周尧
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/12
标签：水轮机论文; 主轴论文; 实心论文; 机组论文; 结构论文; 端面论文; 顶盖论文; 《电力设备》2018年第23期论文;