洪都拉斯LaVegona水电站的主轴密封设计

姚文革 张芳

【摘要】本文对径向自补偿型式的主轴密封从结构设计上与计算原理上进行了介绍，为同类设计提供参考。

【关键词】径向自补偿；主轴密封

1、前言

LaVegona水电站位于洪都拉斯中部Comayagua河上，海拔高度105米。电站装设二台单机容量为22MW的轴流式水轮发电机组。

LaVegona水电站最大水头25.82m，机组额定转速171.4r/min，水轮机主轴轴身直径φ650mm。合同要求使用径向主轴密封，能够自调节、自补偿，采用水润滑和水冷却，能在不排空流道的前提下更换密封件。

2、主轴密封结构设计

2.1 水轮机主要参数

2.2 主轴密封的设计要点

1）机组在正常运行时，密封块与轴衬之间通过供给压力清洁水建立起水膜，水膜起密封和润滑作用，减少密封块的磨损。

2）当密封块密封面被磨损时，密封块可以在水压和弹簧的作用力下徑向移动，所以密封具有自补偿能力。

3）工作密封副为密封块和轴衬，采用具有良好抗磨性的材料。

4）根据主轴密封处的线速度选择密封材料，根据我公司目前经验，线速度小于25m/s使用高分子材料，线速度大于25m/s，考虑使用碳晶块材料。

3、LaVegona水轮机主轴密封结构设计

3.1 结构说明

主轴密封装配组成部分见图1。

1）工作密封副为密封块和轴衬，其中密封块采用高分子材料，抗磨板材料采用不锈钢板0Cr13Ni5Mo，这两种材料现在被广泛应用径向自平衡水压密封工作密封副上。

2）密封块位于各个密封支架之间，通过弹簧形成整体，通过水压和弹簧的径向力的联合作用，密封块贴紧在轴衬上，机组在正常运行时，密封块与轴衬之间通过供给压力清洁水建立起水膜，水膜起密封和润滑作用，减少密封块的磨损。

3）主轴密封润滑水的压力高于密封腔水的压力，所以被密封的水泄漏很小。

4）当密封块密封面被磨损时，密封块可以在水压和弹簧的作用力下径向移动，实现自补偿。

3.2 计算

3）弹簧力的计算

弹簧力的设定在于密封块从初始位置到磨损到最小允许值的范围内，弹簧始终有足够的“抱紧力”保证密封块能够就位，持续形成补偿量。

计算结果略。

4、机组运行情况

洪都拉斯LaVegona水电站已经投入运营将近三年，工作密封没有更换。根据现场提供的机组运行检测数据，主轴密封运行稳定，漏水量控制在设计范围内，排水泵启动间隔较长。说明此主轴密封设计合理，能够满足机组的要求。

5、结论

洪都拉斯LaVegona轴流式水轮机，成功地采用了径向平衡自补偿水压密封，基于平行平面间的液体流动理论的计算，在实际应用中得以验证。此种类型丰富了公司在水轮机主轴密封方面的设计经验。

参考文献

[1]水利机械计算流体动力学，中国水利水电出版社

作者简介

姚文革（1980—），男，毕业于河海大学，哈尔滨电机厂有限责任公司产品设计部，从事水轮机设计工作。工程师。