华口#3机主轴密封漏水原因分析及处理

郑鹏南

(中电(福建)电力工程有限公司，福建 南平 353001)

华口#3机主轴密封漏水原因分析及处理

郑鹏南

(中电(福建)电力工程有限公司，福建 南平 353001)

华口水电厂#3机组在72 h试运行过程中发生的主轴密封漏水，导致水淹水车室，经分析得出了原因是主轴密封供水量过大而导致漏水量过大，并得到实际验证，之后采取了相应的控制措施，避免了不必要的冷却水系统改造。

华口水电厂；主轴；工作密封；端面水压密封；漏水

0 引言

华口水电厂#3机组为我公司承接安装的一小型水电机组，安装于福建省漳平市华口水电厂的大坝左岸，其大坝右岸安装有2台贯流式机组。#3机组为小型立式生态流量调节型机组，为坝后式水电站，水轮机型号为ZDJ6-LH-200，发电机型号为SF1600-24/2600，生产厂家为浙江金轮机电实业有限公司。电厂采用2台水泵作为主供水及消防供水，水泵水源取坝前，1台技术供水泵作为主运行，1台消防水泵兼作技术供水备用泵。

2013年4月，机组安装后投运前72 h试运行，在开机试运行至60 h后，主轴密封处漏水量突然增大，导致水淹水车室，水导轴承进水，机组被迫停机，首次机组72 h试验不成功。

1 原因分析

华口#3机组主轴工作密封为端面水压密封，检修密封为空气围带式密封。工作密封主要由转环和密封活塞组成，转环固定在主轴上，与密封活塞相接触的密封面装有不锈钢板(抗磨板)，密封活塞装在密封缸内，活塞和缸均布置成环形。密封活塞采用中硬耐油耐磨橡胶制成，其断面为U形，在U形底面均匀排布着若干个小孔。密封缸为铸造结构，在缸的侧面开有几个进水孔，清洁的压力水经1根DN25供水管被引入活塞缸的下方，压力水(约为0.2 MPa)可将活塞压在转环的密封面上，一部分水经U形活塞底面的水孔进入密封面，它起两个作用，一是润滑密封面，以防止由于干摩擦发热而烧损密封活塞，二是阻止水的渗漏，如图1所示。

图1 主轴密封

水轮机顶盖排水方式采用自然排水，经固定导叶排向下游，这种排水方式排水的流量有限，且容易受下游水位变化影响。另外，水车室没有设置水位监视设备，而当时安装在水车室的一个摄像监视探头因安装角度问题，无法观察到顶盖积水水位情况，水位的观察仅靠巡检人员掌握，遇突发情况时，工作人员无法采取相应措施。

在对主轴密封漏水原因进行分析时，有人认为，主轴密封处的漏水来自于流道内，是密封活塞与转环接触不紧密造成大量漏水，因此，解决此问题的办法是加大密封润滑及顶起水供水压力或供水量，而当时2台技术供水泵均已纯手动启动供水，这样的话，只能通过改造技术供水系统才能达到增加供水压力或供水量的目的。

笔者到现场后，根据掌握的情况，对主轴密封漏水原因的分析提出了异议，认为主轴密封处漏水量过大，是因为主轴密封润滑及顶起水供水太大，在密封活塞顶起与转环接触时，从密封缸与活塞间渗漏出来，漏水的水源其实来自于供水管，而这些渗漏水又不能及时从自流排水孔排出，最终导致水位逐渐升高，淹没水导等部件，最终水淹水车室。另一方面，该机组在运行时，吸出高程为正，因此顶盖下方应是负压区，假设机组在运行时顶盖有积水，这些水应会被吸入流道中，而不是流道内的水漏到顶盖，因此主轴密封的供水应该减少。

查阅相关资料可知，造成端面水压式主轴密封漏水的原因有多种，一般与机组水头、机组运行工况等有关，还与活塞不能顶起或卡涩等有关，这需要根据各电站的综合情况来分析判断。

2 制定措施

根据笔者的建议，进一步分析了现场操作的风险性，在认为风险可控的情况下，进行机组开机试验，通过改变操作供水管阀门的开启程度改变主轴密封供水量，观察主轴密封漏水的实际情况，并得出最终处理意见。

调整水车室监控摄像头角度，以便在中控远程观察水车室水位。

3 实施措施

依据制定的开机试验方案，在机组开机后，逐渐减小主轴密封的供水量，直至全关供水阀，发现主轴密封处的漏水量果然也逐渐减小，并有水往流道吸的现象，证明了顶盖下方确为负压区，与分析情况相吻合。

关掉2台技术供水泵，试验情况依然相同，并观察上导、下导、水导、推力等轴承的温度也没有明显的变化，说明该机组在正常运行时，只需坝前取水自然供水，就能满足冷却及主轴密封供水的需要。

为避免主轴密封出现干摩擦，同时降低水导油箱的温度，调节主轴密封供水阀到适当开度，使主轴密封处的漏水水位保持在水导底座以下，如图2所示。

调整水车室监控摄像头角度，使中控运行人员可观察到水车室的水位情况。

4 检查效果

(1) 机组顺利通过72 h试运行。

(2) 纠正了认为技术供水压力偏小的错误认识，避免了不必要的技术改造。2台技术供水泵在机组运行时，不再以不间断供水方式运行，既节约了厂用电，安全性也进一步得到保障。

(3) 据跟踪了解，华口#3水车室已新增设了1台自动排水泵，安全性进一步提高。

(4) 机组运行至今，没再出现水淹水车室的情况。

5 结语

本文依据设计图纸和工程经验，对华口#3机主轴密封在试运行期间出现的漏水现象展开分析，通过制定和实施试验方案，找到了问题的原因并采取了相应的处理方法，取得了较好的效果。

[1] 史振声.水轮机[M].电子工业出版社，1995

2014-08-29

郑鹏南(1971—)，男，福建宁化人，工程师，研究方向：水电站检修、维护、运行。