浅析立轴混流可逆式水泵水轮机主轴密封安装工艺

浅析立轴混流可逆式水泵水轮机主轴密封安装工艺

张子申吴佩恩

中国水利水电第七工程局有限公司四川省成都市郫都区611730

摘要：由于混流可逆式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，因此在主轴上设置止漏密封装置；其主轴密封装置的作用，是为了防止压力水从主轴和顶盖之间间隙延迟轴向上渗漏到机坑内而淹没水导轴承

关键词：主轴密封；端面密封；混流可逆式水轮机

1.工程概述

海南琼中抽水蓄能电站机电设备安装工程由中国电建集团水利水电第七工程局有限公司承建，地下厂房安装3台立轴单级混流可逆式水泵水轮机—发电电动机机组，单机额定容量200MW。工程建成后其主要任务是承担海南电力系统的调峰、填谷、调频、跳相、紧急事故备用和黑启动等任务。

由于立轴混流可逆式水泵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，因此在立轴混流可逆式水泵水轮机主轴上设置止漏密封装置。

2.主轴密封装置工作分类

按照立轴混流可逆式水泵水轮机主轴密封装置工作方式，可分为工作密封和检修密封，鉴于篇幅限制，本次仅讨论工作密封。

工作密封，是指在机组正常运行时，封堵水轮机导轴承下部的漏水的密封。工作密封又分为接触式密封和非接触式密封两种。非接触式密封是靠密封部分的水力阻力来达到密封的目的，仅在横轴机组、安装高程为正值时采用，本文不做过多讨论。

下面主要介绍接触式密封。

接触式密封，封水性能好，但密封件在正常工作情况下处于半干摩擦状态。为保证密封件安全可靠运行，除密封件材料要求耐磨耐蚀外，在结构上还要考虑在摩擦面间给予必要的润滑和冷却。主要有以下几种。

(1)填料密封。又称盘根密封，一般用几层橡胶石棉盘根作填料，放人填料箱中，填料与主轴接触而封住下部的水流上溢；压环调节填料松紧度，使运行时有少量漏水润滑和冷却填料摩擦面，有的在填料中间(层)加注压力水也是起同样的作用。其特点是结构最为简单、封水性能好。但由于填料磨轴且填料本身易损。故一般应用于小型和低水头水轮机。

（2）橡胶平板密封，利用像胶和固定在主轴上的动环形成端面接触，靠水压压紧接触面进行密封。其优点是不磨主轴，结构简单，更换方便，密封适应性好，摩擦系数小。

（3）径向密封，是指采用径向调整密封件的松紧度方法来实现圆周向的密封。密封件由3~4层密封环组成，每一密封环由几块扇形环拼成。密封环常用碳精、氟塑料、尼龙等工程塑料及软金属材料。通常用弹簧围成圈来调整密封环的松紧度。要求水润滑与冷却，需在相应轴颈上包不锈钢，其密封性较好，但密封环的接口要错开及定位，以保证密封环不随主轴旋转。密封环加工精度要求高，磨损后调整量小。

（4）端面密封。对于稀油轴承，主轴密封设在轴承下面。由于空间狭窄，尤其是中小型机组，检修维护不便，要求密封装置结构简单，工作寿命长，而端面密封正好具有这些优点，在立式机组中被广泛采用。

3.立轴混流可逆式水泵水轮机主轴密封装置安装工艺

结合工程情况，本次立轴混流可逆式水泵水轮机主轴工作密封为端面密封结构，其具体安装工艺如下：

3.1旋转滑环（抗磨环）安装

①在安装间将抗磨环表面的保护油脂清洗干净后，在水机轴上进行预装，检查抗磨环螺栓孔位是否正确，将抗磨环固定螺栓均匀紧固后，从联轴销钉孔测量抗磨板与基础面之间的间隙，局部间隙不大于0.02mm。

②水机轴联轴完成后，对抗磨环正式安装：根据密封槽实际长度粘接抗磨环密封，在密封槽内涂抹润滑脂，将粘接好的密封装入槽内，将分瓣抗磨环就位，用力矩扳手均匀紧固螺栓。

③测量抗磨板水平。

④在机组整体盘车时，在内、外环上安装百分表进行波浪度检查，应该满足设计要求，如果超出标准，应将抗磨板拆除后，对安装基础座进行处理，直到合格。

3.2主轴密封活动环、密封安装

①用清洗剂对活动密封环表面油渍进行清扫，并对组合面及密封插块安装基础面用精细油石进行研磨。

②将检查合格的活动密封环就位在安装好的抗磨板上。用活动环组合螺栓将分瓣活动环组装成一个整体，按要求紧固组合螺栓。

③将组装成整体的活动环利用调节弹簧止推板固定螺栓孔和自制工具提高活动环，清扫密封块安装面和其它组合面，准备安装密封块的相关工作。

④根据要求对密封块进行清扫，测量密封块总厚度和可磨损量，各数据应满足图纸要求后。

3.3主轴密封支撑座安装

①主轴密封支撑座清扫，使用油石对顶盖与主轴密封的组合面研磨。

②主轴密封支撑座借用桥机吊装，进入水轮机机坑后，按要求粘接支撑座与顶盖的密封，并将粘接的密封安装在密封槽内。

③调整支撑座的方向对正上游方向，缓缓就位，确保密封无损伤。

④调整密封支座与抗磨板的间隙，满足要求后预紧支撑座的固定螺栓。

3.4主轴密封调节弹簧等设备安装

①在支撑环安装完成后，开始安装主轴密封活动环调节弹簧。

②用酒精和干净的白布清扫位于支撑环上的调节弹簧导杆的螺栓基孔，在导杆上涂抹少量螺纹锁定胶并紧固。

③将调节弹簧安装到安装好的导向杆上，将弹簧压盖按正确的方向装在弹簧上。在弹簧调节螺钉涂抹螺纹锁定胶，用梅花扳手紧固螺钉，直到弹簧的高度到设计要求。

④检查所有的止推块和防旋转块是否已按要求安装调整完成，清理工作面，向质检部门提出验收申请。

4.总结

在本文中，主要对工作密封中接触式密封进行分类总结，对立轴混流可逆式水泵水轮机主轴密封安装工艺进行了概述；在实际安装期间，还需要严格的按照国家相关技术要求来进行质量把控，从而使得主轴密封装置安装的精度及质量得以满足，为工程后期运行提供保障。

参考文献

[1]刘忠源等.水电站自动化（第三版）.北京：中国水利电力出版社，1998.

[2]宋文武.水力机械及工程设计.重庆：重庆大学出版社，2005

[3]王玲花.水轮发电机组安装与检修（第二版）.北京：中国水利电力出版社，2012.