接触式密封盖在水电厂的运用

马美香 蔡银辉

（1.国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 雅安 625304；2.国电大渡河检修安装有限公司，四川 乐山 614900）

接触式密封盖在水电厂的运用

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（1.国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 雅安 625304；2.国电大渡河检修安装有限公司，四川 乐山 614900）

通过接触式密封盖在水电站的应用，揭示了接触式密封优点，例举了安装接触式密封盖后的效果。

深溪沟；水电站；接触式密封盖

1 上导轴承、推力轴承结构

深溪沟电站发电机为立轴半伞式，发电机转子上方设有上导轴承，下机架内分别设有下导轴承和推力轴承，推力轴承装于下机架中心体的油槽内。推力轴承承受水轮发电机组所有转动部件的重量和水推力构成的组合载荷。推力轴承由14块扇形瓦组成，采用巴氏合金瓦+弹簧簇支承结构，弹簧支撑由日本东芝进口。 上、下导轴承均采用分块、油浸式、自润滑、可调式巴氏合金瓦结构。通过调整螺栓可方便调整轴承瓦与轴颈之间的间隙，瓦背面有球面支撑柱，径向力通过支承柱传到机架上。上导轴承由12块瓦组成，用内置抽屉式油冷却器冷却方式。下导轴承与推力轴承共用同一油槽，由30块瓦组成，采用镜板泵+外置油冷却器冷却方式。油冷却器布置在下机架支臂上，每台机3只。上导、推力油槽密封盖板与机组大轴间运行中处于一种相对高速旋转运动关系，因此要求它们间有足够间隙，以防止二者摩擦造成设备损坏，较早设计常用方法是在密封盖板与大轴间设置迷宫环密封，间隙密封材料为羊毛毡条。这种设计的间隙密封形式，当羊毛毡条磨损或吸油后，机组运行中迷宫环密封起到的密封作用相对较差，油槽油雾易通过密封盖与大轴间隙溢出。

机组油雾的形成有几个原因：机组上导、推力润滑油温度一般较低，满负荷运行有时有所上升，润滑油在高温度及旋转运行下会形成高压、高温油雾；机组旋转，造成轴承油槽内油面波动加剧，产生油泡，油泡破裂时形成油雾；机组旋转会带动轴承内油流一起运动，油流在高速运动中受轴承内挡油板及其他部件阻碍，撞击中使油飞溅和雾化，形成油雾。机组转动，使机组轴承内部与外部间形成压差，压差的变化下轴承产生呼吸，由于盖板与大轴间隙存在，呼吸过程会产生油雾溢出。

传统陈旧密封设计不能满足机组要求，如盖板与大轴间隙处油雾外溢情况较严重，会造成机组运行环境下降，使整个发电机滑环外罩内部、风洞内部空气中油雾含量增加，油雾凝结在滑环外罩内筋板、电缆等处，形成油珠吸附在设备上，地面上油污易导致运行和维护人员滑倒，增加设备卫生工作量及清洁材料消耗，影响机组环境。还可能造成发电机转子磁极、磁轭及定子线棒污染，油雾与灰尘在定子铁芯通风沟和转子磁极通风沟处堆积，造成发电机通风散热变差，影响发电机散热效果；油雾和灰尘长期吸附在绝缘层上，对发电机线棒等绝缘造成腐蚀，使其绝缘性能下降，加速老化，易造成发电机线圈短路或击穿，给机组安全稳定运行带来潜在危害。

2 几常用种密封的比较

（1）羊毛毡接触式密封。毡圈密封一般用在较简单系统中，以防止油泄漏的密封装置，能防止粒度>0.7um的尘粒灰尘和污物进入密封系统，羊毛毡纤维起双重作用，通过毛细管组织能储存大量油，消除无润滑操作，防止润滑油泄漏到外界。也有易损坏、不能受压，运行工作寿命短的缺点。

（2）迷宫式密封。迷宫式密封是与运动部件没有接触摩擦，并允许具有某些泄漏的有控制间隙密封。被密封系统流体是可压缩流体，须通过特殊形状分隔室，强制流体在窄的和宽的间隙中加速和减速以消耗压力能，从而减少泄漏。由于与运动轴没有直接接触可以在高转速工况下正常密封。但作为非直接接触密封，外界尘粒可以通过迷宫间隙进入油槽，油雾可通过间隙溢出。

（3）迷宫式密封和羊毛毡接触式密封相结合。油槽盖板与大轴之间采用迷宫式密封，密封环与大轴间隙采用羊毛毡密封，但羊毛毡与大轴接触不严密，且羊毛毡本身密度不够，比较疏松，机组转动会形成暂时性间隙，密封效果不理想。

（4）机械接触式密封。密封盖其密封齿与转轴表面接触，密封盖的密封齿沿圆周为多等分结构，每瓣均能与轴形成径向跟踪，依靠背面弹簧径向自由前进、后退，能紧随大轴位移作径向运动，确保大轴摆动下一直保持与大轴的零隙接触运行，实现无间隙运行，从而起到良好的密封效果。

3 接触式密封盖的安装

（1）密封采用多等分结构，密封结构间隙小于0.05 mm。在密封面上开类似梳齿迷宫环式齿口，在其齿口内安装有弹簧和密封齿，密封齿沿圆周分布，每瓣均能与轴形成径向跟踪，且动作灵活，靠弹簧的作用可实现径向前进1mm 和后退2.5mm，在轴偏摆运行时，密封齿可通过弹簧作用自动跟踪调整其与转轴间隙，实现盖板与推力头轴领间无间隙运行。密封安装简单，无需调整间隙，密封在检修时可根据情况更换密封齿。

（2）盖板的金属部分采用高强度铝合金结构，重量轻不易变形，安装方便。密封齿采用非金属耐磨特种复合密封材料，密封材料有自润滑特性，及独特分子结构，吸噪音、抗静电、比重轻、绝缘性能好，极高抗滑动摩擦能力、耐高温、耐化学物质侵蚀，材料自润滑性能优于用润滑油的钢或黄铜，从而在运行中不会损伤转 轴，不会引起转轴震动及轴温升高。油槽盖底座面密封采用“O”密封条，密封性能比橡胶平板密封性能更优，安装更简单。

（3）为保证内部空气与外部联通，在油槽盖面上安装呼吸器，油槽内部油雾经过呼吸器过滤后形成滴状，油滴重新落入油槽内，而过滤后产生的干净气体则经过呼吸器排出，阻止油雾外溢，外部空气能与内部的联通，防止油槽内部产生高温、高压气体，防止油雾压力过大破坏密封。

4 应用运行情况

经实际运行，未发现油污及油雾飘散现象，为机组安全、稳定、文明运行提供保障。机组经过多年运行，无油雾外溢现象产生，检查发现滑环外罩内、风洞内、风闸、定转子线棒及磁轭等设备部件无油渍，从设备源头消除油雾外溢发生，消除隐患。

结语

水轮发电机组内部发生的油雾甚至甩油现象，在很多水电厂中不同程度地存在着，给机组的安全运行造成了一定隐患，影响设备健康及电厂的整体形象，所以及时有效地处理机组油雾有重要意义。经过深溪沟四台发电机组上导、推力油槽盖密封应用实践证明，机械接触式密封可以有效抑制油雾外溢现象，值得推广。

[1]唐凤姣，董箐.水电站水轮发电机设计简介[J].内蒙古科技与经济，2011.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.082