摘要：科技在不断的发展，社会在不断的进步，水轮机主轴密封是水轮机组的重要组成部分，与机组的运行安全有重要的影响。其中主轴密封效果能够有效防止压力水对机组内部部件的浸泡，避免水轮机组安全事故的发生。因此，必须加强水轮机主轴密封性的研究，提高设计、制造、安装等环节的安全性，保证电站稳定高效运行。水轮机主轴密封按其工作性质可以分为水轮机工作密封和水轮机检修密封，水轮机一般同时设置工作密封和检修密封两种密封。下面，将分别介绍，供设计时探讨。
关键词：主轴密封；水轮机；研究
引言
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。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，尤其是对于卧式贯流机组，漏出的水直接进入发电机定转子，危害甚大。围带破损可能导致的严重后果，对于高尾水位机组，特别是抽水蓄能机组，需特别予以关注。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，首先，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；其次，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。针对空心围带和实心围带各自不同的特点，控制方式也需区别对待，各不相同，以满足不同控制对象的实际需要。
1设备概况
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（或支持盖）之间渗漏至机坑内，淹没水导轴承，破坏水导轴承的工作，影响机组的运行。水轮机主轴检修密封工作原理：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0.4MPa的空气压力，使空气围带橡皮膨胀，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；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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆水轮机主轴围带失效一直就是困扰我厂多年的一个主要问题，通常还没有到检修周期，就因为水轮机主轴密封出现泄漏情况，严重影响了电站的正常运行，不得不提前进行检修，或者设备带病运行，机组运行工况恶化。长此以往，给发电机组的安全运行带来了不小的隐患。
2轴向密封
2.1平板密封
平板密封主要包括单层和双层密封方式，单层平板密封的作用原理是将主轴上的不锈钢转环和单层橡皮板紧密连接，通过清洁水的作用力实现密封效果。双层密封板是由橡皮板和抗磨板组成，其作用原理是通过清洁水的压力作用将上下橡皮板和抗磨板紧密贴合，从而达到密封的效果。但双层密封板的结构较为复杂，在安装和维护时，必须注意上下橡皮板、上下抗磨板的距离，如果距离过大，会产生严重的漏水现象，如果距离过小，会降低橡皮板的使用寿命，因此，必须严格按照设计安装规范，加强质量控制。使用平板密封结构，必须要求发电机的相关设计满足转动部件在电站实际运行的轴向位移量非常小（一般小于0.5mm）的条件，否则可能造成机组在不同负荷时平板端面与固定部件的密封面间隙变化，密封效果不佳，甚至造成两者接触在一起而引起密封橡胶板烧毁的事故。对于轴向位移大的机组，不应使用平板密封。平板密封结构的具有结构简单、操作方便、维护容易、抗磨性好等特点，橡皮板磨损的距离可以实现自动调节，避免了人工调节出现的误差。单层橡皮板相比看，结构较为简单，适用于水质较好、泥沙含量低的水电站，而双层平板密封适用于水质较差的水电站。但平板密封结构在实际运行中，其密封效果较其他密封技术对比，存在一定的缺陷，可以通过将平板密封结构与其他密封技术同时应用，以提高水轮机主轴的密封效果，保证机组的安全运行。
2.2围带漏气监测
调整节流阀1JLF的开度，开启1DDF，围带充气，之后，关闭1DDF，监测装置启动定时器开始计时。在理想状态下，围带不漏气，围带处于保压状态，气压不会下降；若在一定时间间隔后(例如3min)压力开关3YX发出压力低信号，则说明围带漏气，此时，监测装置应发出围带漏气报警信号；若在较短时间(例如1min)后3YX发出压力低信号，则说明围带漏气严重，此时，监测装置应发出围带严重漏气报警信号；如果1DDF开启后，3YX一直发出压力低信号，则说明围带漏气已达无法建压的程度，围带已不能正常使用了，此时，监测装置应发出围带失效报警信号，应更换新的围带。3YX的整定值为：当压力≥0.5MPa时接点动作，当压力≤0.4MPa时接点复归，具体参数可根据现场试验情况进行调整。
结语
水轮机组的主轴密封必须根据水电站的具体情况，对水质、机组机型、转速等因素进行具体分析，选择最为科学的密封结构。并且在密封设计中，必须加强结构设计的科学性和稳定性，使密封结构安装和维护更加简便，提高水轮机组运行的效率，从而保证水电站供电质量。
参考文献
[1]郑建兴,刘生国,王君,吴国兵.黑麋峰水泵水轮机主轴密封型式及调试经验总结[J].水电站机电技术,2011(06).
[2]翟建平,廖焕华.水轮机主轴密封漏水的故障分析及处理[J].润滑与密封,2011(12).
作者简介：王浩勋，男，职称：学生，河南省焦作市人，单位：华北水利水电大学，专业：能源与动力工程（水动），研究方向：水轮机检修。
论文作者:王浩勋
论文发表刊物:《知识-力量》2019年11月47期
论文发表时间:2019/10/29
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