瀑布沟水电站两种结构型式的水轮机主轴密封

武 彬，陈勇旭

（国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 汉源625305）

瀑布沟水电站两种结构型式的水轮机主轴密封

武 彬，陈勇旭

（国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 汉源625305）

瀑布沟水电站6台水轮机主轴密封分别选用G E公司的端面密封和东电的浮动环密封，虽结构型式不同，但均属于自补偿式密封。文章就两种密封的结构特点、工作原理、使用情况等进行了简要的对比介绍，为水轮机主轴密封的使用提供有益的参考。

主轴密封；结构特点；工作原理；自补偿

0 概述

瀑布沟水电站是一座以发电为主，兼有防洪、拦沙等综合效益的特大型水利水电枢纽工程。该电站装设6台混流式机组，单机容量600 MW，多年平均发电量147.9亿kW·h。水库总库容53.9亿m3，具有不完全季调节能力。瀑布沟水电站6台水轮机，其中1、3、5号水轮机由GE公司制造供货，额定水头154.6 m，采用的是端面密封；2、4、6号机组由东电供货,额定水头156.7 m，采用的是浮动环密封。两种主轴密封虽结构型式不同，但均属于自补偿主轴密封，投产运行后效果均较好。

(2)拓展话语空间。成为“人物符号”的专家尚属少数，但在互联网时代，更多的非官方专家学者通过微博、博客、微信等自媒体平台，自发主动地宣传自身政策主张，极大拓展了话语空间。如吉林独立人口研究者杨子实，其微博粉丝数达13 878人，共发布13 945条微博，有一定的转赞评量；关注人口问题的专栏作家何亚福从2010年末开始在微博上探讨人口问题，始终支持放开生育，现微博粉丝近4万。[注]数据截至2017年4月6日。 这些“草根”学者尽管无法直接向决策者提交政策议案，但通过新媒体平台产生了不可忽视的社会影响力。

水轮机主轴密封的作用，是封阻水轮机转动部分与固定部分之间的间隙漏水，即阻挡水流从主轴与顶盖之间的间隙上溢出，防止水轮机导轴承及顶盖被淹，维持轴承和机组的正常运行。主轴密封工作的好坏直接影响机组的稳定和安全运行。

1 东电水轮机主轴密封的结构特点

瀑布沟水电站东电产2号、4号、6号水轮机主轴密封转环为不锈钢抗磨板，固定在水发联结螺栓的保护罩上，随大轴一起转动；密封块联接在浮动密封环上，浮动环相对固定，但能随密封块的磨损向轴向运动。密封水箱分成浑水箱（从转轮室来的水汇集在此）和清水箱（清水汇集于此），在固定环和浮动密封环连接处装有密封条，用以隔断清水腔和浑水腔。在浮动密封环内钻有通孔，用以将密封水引入工作密封块和耐磨环之间的空腔见图1。

2 东电机组主轴密封的工作原理

当机组运转时，从蜗壳来的水流通过转轮止漏环间隙进入转轮上冠与顶盖形成的空腔内，然后通过水轮机主轴与顶盖之间的间隙流入浑水腔，在浑水腔内形成一定的水压。厂房的密封水水管的水通过过滤器后流入主轴密封，经过浮动环进入工作密封块和转动环之间形成的空腔，并分两部分流出。一部分经过工作密封块和耐磨环之间的间隙流出到清水腔，在工作密封和转动环之间形成0.2～0.3 mm厚的水膜，使工作密封块和转动环实际不发生物理接触，同时清洁水的流动确保浑水不流进工作密封块和转动环的摩擦面，对工作密封块起到润滑和冷却的作用。另一部分通过密封盖溢流到顶盖内排走。当工作密封块磨损后，通过弹簧的弹力和浮动密封环的重力作用，使工作密封块沿着固定环向下移动，起到密封自补偿的作用，同时磨损量检测器也和浮动环一起向下移动，这样就很方便的监测到密封块的实际磨损量。

3 GE机组主轴密封的结构特点

4）人机交互。通过对操纵面板和内部显示器以及可选的鼠标、键盘、虚拟现实眼镜等扩展设备，实现与用户的人机交互。

图2 GE主轴密封结构图

密封安装时先安装轴套，在基础环安装完毕后并空气围带安装试验完毕后，按照下环——碳精块——中间环——碳精块——上环——碳精块——顶环的顺序依次安装。

瀑布沟水电站GE产1号、3号、5号水轮机主轴密封的转环为轴套结构，分两段运输到工地，采用M24×85 mm的内六角圆柱头螺钉紧固，固定在主轴上，两分段要保证无行程错位，见图2。

工作密封块由3道密封环组成一体构成，材料为G42碳，每道密封分割成28块，安装时将28块密封块围成一圆环。3个螺旋弹簧能使密封端面产生一定的预紧比压，使密封块和转环在起动、停机时能保持良好的贴合。该密封第一道碳精密封块防旋转槽朝上，而第二道和第三道的碳精密封块防旋转槽朝下，在防旋转槽内安装168个压缩弹簧，压缩弹簧的推力使密封块紧贴在密封环上，使其能与接触面良好的接触。各碳精块间有2.1 mm的相等间距能确保内碳精块均匀的直径磨损，并对清洁压力水适当的渗漏，提高润滑和冷却效果。密封块在左右侧还设计有单头或者双头挡块，能够防止主轴密封块左右窜动。在主轴密封下环、上环和顶环上开有通孔，用以密封水的通入和排出。

GE产水轮机主轴密封固定部件包括基础环、上环、下环、一个中间环、顶环、螺旋弹簧、压紧弹簧，工作密封块、密封温度传感器、密封磨损量监测装置、供排水管、挡油环和缸组成。主轴密封机罩（基础环、下环、上环及顶环）包住密封环，该基础环能够支撑转轮室和弥合水轮机主轴和顶盖间的差距。在机罩内预先安装有止动销，以确保对密封环适当的定位和防止其绕大轴旋转。主轴密封上密封环抗大气密封，下密封环抗水压力密封，大气压力、水压力及弹簧机械压力确保对密封件的合适径向力和轴向力。上环、下环和顶环联接处安装有辅助密封圈，辅助密封圈具有弹性，能对密封环起弹性支撑作用。

4 GE机组主轴密封的工作原理

5 ℃贮藏条件下商品鳞茎中ABA含量的变化(图1A)：10th d(表示第10 d，以下同)，外层鳞叶与内层鳞叶的ABA含量均呈现先上升后下降的趋势，其顶点均为20th d时，而至60th d时达到最低值，并且商品鳞茎外层鳞叶ABA的含量在整个贮藏期间均比内层鳞叶的含量要高。而25 ℃贮藏商品鳞茎的ABA含量在整个储藏期间没有上升的变化，表现为持续缓慢下降，在50 d 以前外层鳞叶的ABA含量均比内层要低，60th d时，外层鳞叶ABA含量要高于内层鳞叶。我们还发现贮藏到60th d时，25 ℃贮藏商品鳞茎的内外层鳞叶的ABA含量均高于5 ℃贮藏条件下。

主轴密封端面有一层稳定的水膜，当密封间隙有渗漏时，由于密封环内外径的压差促使水流流动，而流体通过缝隙受到密封面水膜的粘性力作用，产生节流效果，压力逐步降低，以降低主轴密封泄漏量来达到密封的效果。而当轴套和密封块做相对旋转运动时，在残余压力和离心力的作用下，液体在两个密封面上相互接触的极小的间隙内互换，水流从一个空隙移动到另一个空隙，直到达到缝隙终端为止。流体摩擦产生的热量也随之带出，主轴密封的三个密封环形成的三个空腔用以通入密封水，实现热交换。密封水分为两路，一路通过下环通孔注入起到润滑、冷却的效果，完成循环后的密封水经过密封腔后从上环通孔流出；另一路密封水注入顶环下部通孔，保持顶环内压力，有效的阻止了空气进入密封腔内，密封水进入上密封块循环润滑、冷却后，经顶环上部通孔流出和顶环盖溢出。当工作密封块磨损后，通过弹簧的弹力使工作密封块沿着固定环径向移动，起到密封自补偿的作用，同时磨损量检测器也和浮动环一起径向移动，以监测到密封块的实际磨损量。

5 特点对比

东电水轮机主轴密封属于流阻型的非接触式动密封，依靠密封间隙内的流体阻力效应达到阻漏的目的。其结构简单，检修维护方便。由于存在间隙，避免了机械摩擦，同时也产生较大渗漏量。该密封受大轴振动和摆度影响大，浮动环和大轴不同心产生的偏心距将影响密封受力，造成密封性能减弱。

他们在车里说起了那些短信。是杜一朵提起的，理由是，那些短信有引诱一朵的嫌疑。丁小强持不同见解，他说，那些短信完全是从体恤职员的角度出发，道理很简单，如果一朵不是年轻貌美的少妇，没有两条修长白皙的大腿，而是长相平庸，体态一般，那么这些短信根本就不会引起误解。丁小强认为杜一朵过多地强调了“自我”意识，是自视过高的自以为是。

GE水轮机主轴密封属于端面密封，有结构上紧凑、检查方便、使用寿命长，抗振性好，对旋转轴的振动、偏摆以及水轮机轴对密封腔的偏斜敏感度不高的优点。缺点是结构复杂，安装和更换密封时对安装水平要求较高，发生事故时，处理较困难。

6 结束语

瀑布沟6台两种不同厂家生产的水轮机主轴密封都具有自调节功能，对转轮室的水压变化有很好的适应能力，在工作密封块发生磨损能够自动补偿。依据目前使用情况，两种密封均能很好的满足当前水电站自动化的要求，适合新建大型水电站“无人值班、少人值守”的运营模式。瀑布沟水电站的水轮机主轴密封经过在一年左右的运行，密封块磨损少，顶盖漏水量少，暂未遇到后期维护困难情况，起到良好的使用效果，可依据不同条件推广应用。

TK730.3+25

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1672-5387（2010）06-0044-03

2010-10-08

武 彬（1973-），男，高级工程师，从事水电站生产管理工作，