浮动式主轴密封漏水量分析

许帮 侯小莉 蔡佳恒

摘要： 某电站机组在改造增容中，更换了主轴密封形式。新的密封在运行中存在漏水量偏大的问题。于机组检修期间，对该机型浮动式主轴密封进行了专项检查，通过各项检查和试验数据对比，分析漏水量偏大的原因。

关键词： 主轴密封;漏水量

本项目研究的必要性

本项目研究的背景

某电站机组水轮机改造增容过程中，对机组主轴密封进行了改造换型。针对原双平板主轴密封无自补偿功能，使用年限偏短的缺点，将电站机组主轴密封整体更换成浮动式密封。改造后新主轴密封运行整体情况较好，但仍存在用水量和漏水量普遍偏大的不足。

在2017年2月，电厂中某台机组主轴密封出现漏水量变大的情况，需要两台甚至三台顶盖泵同时启动才能使集水槽水位下降的情况。从2月份机组开机后，该机组最大日排水量达到839.35m3，超过了其它机组的排水量。针对该机组漏水量大的现象，决定其进行解体检查。

本项目研究目的

浮动式主轴密封在大型轴流转浆式机组上运用尚属先例，通过本次解体检查和各条件下试验数据对比，找到机组上浮动式主轴密封漏水量的的原因，为解决目前该型主轴密封存在的问题提供参考依据。

本项目研究的步骤

浮动式主轴密封相关数据测量

主轴密封浮动环浮动试验：在水电站机组风闸复归、空气围带撤除，机组转动部分处于自由状态下，将主轴密封供水水压分别调到0.05MPa、0.10MPa、0.15MPa、0.20MPa、0.25MPa，记录每个压力下主轴密封浮动环上浮数值。

密封块磨损量测量：将主轴密封解体后，通过测量八个方向上密封块厚度，与安装时密封块厚度进行对比，计算出磨损量。

本项目分析内容

密封块及抗磨板检查

该机组主轴密封进行解体后，对密封块和抗磨板进行检查，测量设备长时间运行过后的磨损程度。

本次测量的密封块厚度值，与2017年1月测量值进行比较，密封块厚度磨损量很小，且抗磨板上没有明显的磨损痕迹。不存在密封块磨损导致漏水量增加。

浮动环与支持环密封检查

主轴密封解体过程中发现，浮动环与支持环间密封条情况良好，积渣较少，同时也无拉伤、变形等缺陷。支持环与密封条的接触面光滑、表面整体过渡均匀。

在浮动环与支持环分离过程中发现，在浮动环被固定的情况下，即浮动环与支持环各处间隙能保持较为均匀的情况下，浮动环上下动作灵活，不会发卡。当浮动环有一定自由度时，即浮动环各处间隙较为宽松时，容易因各方向起落不均匀导致浮动环倾斜，与支持环间间隙不均匀，出现卡塞情况。

从浮动试验结果看，部分调整弹簧高度后，浮动环浮动量与弹簧高度调整前的浮动量整体无明显差异，–X方向浮动量进一步减小，弹簧高度调整无效果。

结论及改进措施

通过本次主轴密封解体检查，水封试验数据对比可以得到如下结论：

浮动环与支持环间夹渣少，夹渣不是导致浮动环发卡的原因。支持环与浮动环密封条的摩擦面整体较为平整光滑，无明显高点，推断支持环的摩擦面粗糙度、平整度不是浮动环发卡的决定性因素。但建议浮动环与支持环配合面进行精加工，并进行镀铬处理。同时主轴密封上轴套对浮动环发卡影响不大。

在浮动环与支持环分离过程中发生的相关情况说明，浮动环发卡是因为浮动环上下动作过程中易倾斜，在保证方向不倾斜的情况下，浮动环动作灵活。

在拆卸和安装过程中，弹簧安装情况下浮动环浮动量均小于弹簧未装时的浮动量，弹簧对于控制浮动环浮动量有一定作用，但无法通过调节弹簧高度将浮动量控制在设计范围内，也无法通过调节弹簧高度使各方向的浮动量保持均匀，弹簧K值偏小。建议厂家重新复核改造后的工作密封力学计算数据，复核弹簧K值、密封水压的取值，将工作密封浮动环运行时的浮动量降低至0.05–0.10mm的设计范围内。

参考文献

苏华佳，郑南轩，周小平.葛洲坝电站水轮机主轴密封改造后运行分析[J].水电站机电技术，2015（2）：26–30.

秦巖平，陶吉全，马明.葛洲坝电站水轮机主轴密封改造及运行情况分[J].水电与新能源，2015（1）：66–68.