多布水电站主轴密封的结构特点和安装工艺

陈传坤（东方电机有限公司，四川德阳618000）



多布水电站主轴密封的结构特点和安装工艺

陈传坤
（东方电机有限公司，四川德阳618000）

摘要：水轮机主轴密封是水轮发电机组的关键部件之一，直接关系到机组的安全运行、检修周期以及电站的经济效益。本文主要介绍多布水电站主轴密封的结构特点和安装工艺，可为其他灯泡贯流式水轮机主轴密封的设计和安装提供参考。

关键词：多布；灯泡贯流式；密封；结构；安装

中图分类号：TK730.3+25

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2016）03-0001-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.03.001

1电站概况

多布水电站是西藏自治区“十二五”能源发展规划重点项目，位于西藏林芝县境内的尼洋河上，距林芝县八一镇约25 km。电站装机容量120 MW，装有4台30 MW灯泡贯流式水轮发电机组。电站额定水头16.7m，最大水头24m；机组额定转速125r/mim，水轮机型号GZ（650）-WP-485，主轴直径900 mm。

2主轴密封结构

主轴密封装配由护盖、检修密封座、空气围带、检修密封盖、密封座、抗磨板、密封块、导向销、纤维编织盘根、垫环、转环、压盖和集水盒等组成，见图1。护盖安装在转轮联轴螺栓上；检修密封座/盖和密封座安装在导叶内环延伸段上；抗磨板和转环安装在护盖上；护盖、抗磨板和转环随主轴转动。

主轴密封分工作密封和检修密封，工作密封又包括径向盘根密封和轴向端面密封。径向工作密封的盘根为美国GORE-TEX（戈尔）公司生产的100 % GFO纤维编织盘根；轴向工作密封的密封块材料为耐油耐水聚氨酯。检修密封为传统的空气围带结构，材料为氯丁橡胶。

径向盘根工作密封通过压盖调整纤维编织盘根的轴向压缩量，来改变纤维编织盘根与转环之间的径向压紧量。纤维编织盘根共4圈，在第2和第3圈之间设置有垫环，清洁的密封润滑水经过密封座上进水孔，由垫环引导至纤维编织盘根与转环的接触面，实现润滑和冷却作用。

图1　主轴密封装配

轴向水压端面密封通过调整密封润滑冷却水的水压和流量改变密封块与抗磨板之间的轴向压紧量。密封块为开口件、带卯榫接头，密封块设有裙边并通过4个导向销装在密封座的环槽内，密封块裙边与密封座为过盈配合，密封块设有特定的端面尺寸和形状，密封块断面尺寸和裙边的过盈量由其受力计算和厂内试验最终确定的，以保证机组运行过程中密封块上、下游两侧的受力均衡，并使密封块与抗磨板之间形成稳定的水膜以达到润滑、冷却和密封的作用。

抗磨板和转环材质都是不锈钢、表面加工精度都高：抗磨板材质为S135，与密封块配合面粗糙度为0.8；转环材质为0Cr18Ni9，与纤维编织盘根配合面粗糙度为1.6。

3主轴密封安装

由于检修密封座、检修密封盖未分瓣，因此在转轮联轴前将预先套在主轴上。此外，空气围带安装前，对其进行检漏试验并按图纸检查其尺寸。为便于后续安装调整，导叶内环延伸段只进行临时定位。

3.1护盖、转环和抗磨板安装

将2瓣护盖和转环分别围绕主轴组圆，分瓣面涂抹密封胶，调整护盖和转环分瓣面错牙，特别是护盖的抗磨板把合面和转环的纤维编织盘根配合面。将护盖安装在转轮联轴螺栓上，护盖把合螺栓设有铜垫圈。对称8点测量并调整护盖与主轴法兰的轴向间隙均匀一致。

将转环安装在护盖上，由于受空间限制和转环的影响，需特别注意转环与护盖把合螺栓的预紧，可制作特殊的弯把套筒扳手。对称8点测量并调整转环与护盖配合止口的径向间隙均匀一致。

抗磨板安装前，仔细用刀口尺检查清理抗磨板以及护盖法兰面的高点、毛刺。将4块抗磨板逐一地安装在护盖上，每块抗磨板安装时按从中间到两端的顺序预紧不锈钢内六角螺钉。

3.2盘车

抗磨板安装完成后，对护盖、转环和抗磨板进行整体盘车，要求护盖与空气围带配合部位摆度不大于0.30 mm，转环与纤维编织盘根配合部位摆度不大于0.20 mm，抗磨板与密封块配合部位端面跳动不大于0.10 mm。

3.3检修密封安装

盘车合格后，将配割好的2根空气围带装入检修密封座，保护好围带接头处的O型密封圈避免损伤，2根空气围带的端头需进行粘接。以护盖为基准调整检修密封座、空气围带和检修密封盖与护盖的径向间隙，该间隙设计值为1.5～2.0 mm，对称8点测量，要求对称点偏差不大于0.30 mm。检修密封盖安装后，对空气围带进行保压试验：试验压力0.7 MPa、试验时间30 min，要求无泄漏。保压试验过程中测量空气围带与护盖的径向间隙，要求间隙为零，2根空气围带端头处局部允许有不大于0.40 mm的间隙。空气围带排气后复测检修密封座/盖及空气围带与护盖的径向间隙。

由于检修密封座与导叶内环延伸段的止口间隙较小，在调整检修密封与护盖径向间隙时可通过移动内环延伸段的方式进行。检修密封安装完成后，将导叶内环延伸段固定并钻铰销孔。

3.4密封座安装

围绕主轴将2瓣密封座组圆，分瓣面涂抹密封胶，调整分瓣面错牙。将4个导向销装入密封座；根据4个导向销的定位，将密封块装入密封座的环槽内，由于密封块裙边与密封座为过盈配合，密封块安装过程中可用木锤将密封块轻轻敲进环槽内，测量密封块凸出密封座的距离应一致、偏差不大于0.50mm。密封座安装过程中，测量并调整密封座与转环的径向间隙，该间隙设计值为2 mm，要求对称点偏差不大于0.40 mm。密封座安装过程中，需注意密封座上进水孔（1个径向工作密封、2个轴向工作密封）的方位。

3.5工作密封安装

纤维编织盘根安装：盘根安装时每圈必须单独切割，单圈安装。将盘根缠绕在转环上进行配割，45°切口、切口方向与主轴旋转方向一致、切口应平整光滑，切割时保证盘根与转环贴合紧密。盘根安装时在与转环配合面薄薄地涂抹一点凡士林。

为保证密封润滑水进入顺畅并使各圈纤维编织盘根轴向压缩量均匀，在盘根和垫环安装过程中通过测量盘根、垫环和压盖到密封座端面的轴向距离，来控制垫环中心与密封座进水孔中心对正、各圈盘根压缩量均匀。经过计算和分析，每圈盘根的轴向压缩量约0.7 mm，垫环到密封座端面尺寸约57.5 mm。垫环安装时还需注意垫环与转环的径向间隙，该间隙设计值为1 mm。

3.6压盖和集水盒安装

将压盖和集水盒围绕主轴组圆，分瓣面涂抹密封胶，调整分瓣面错牙。通过压盖与密封座间的顶丝螺栓和把合螺栓的联合作用，调整压盖到密封座端面的距离，该距离设计理论值为13 mm，安装时先按15 mm进行调整，后续根据密封漏水量和转环温度进行调整。压盖安装过程中，也需测量并调整与转环

径向间隙均匀一致，该间隙设计值为2 mm，要求对称点偏差不大于0.40 mm。集水盒安装过程中注意检查与转环的径向间隙。

3.7管路安装

主轴密封水气管路安装：包括径向盘根密封润滑水管路、轴向端面密封压力水管路、空气围带进气管和密封排水管。在管路安装过程中，特别注意轴向端面密封压力水管路及阀组的安装，这是因为在停机过程中考虑到反向水推力的作用未避免密封块与抗磨板贴死而烧损，因此停机过程中将轴向端面密封的压力水与密封排水管联通。

4结语

多布电站已按上述安装工艺和技术要求完成了4号和3号2台机主轴密封的安装，4号机已于2015年8月29日完成72 h试运行。在试运行过程中根据密封漏水量和转环温度将压盖到密封座端面距离由15 mm扩大至17 mm。目前，多布电站4号机正在稳定运行中，带负荷24 MW时，径向密封润滑水水压约0.18 MPa、流量约2.6 m3/h，轴向端面密封的润滑水水压约0.22 MPa、流量约1.53 m3/h。

多布电站4号机的成功运行说明这种主轴密封结构设计和安装工艺要求是可行的。

作者简介：陈传坤（1981-），男，工程师，从事水轮机安装工艺服务工作。

收稿日期：2015-10-08