桐柏蓄能电站3号机主轴工作密封甩水原因分析及其处理

樊卫彬，赵锋

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江天台317200）

桐柏蓄能电站3号机主轴工作密封甩水原因分析及其处理

樊卫彬，赵锋

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江天台317200）

介绍了桐柏蓄能机组主轴工作密封的结构和工作原理,分析了机组主轴工作密封甩水的原因及采取的相应处理。

抽水蓄能机组；主轴工作密封；甩水；密封条

桐柏抽水蓄能电站位于浙江省天台县栖霞乡百丈村，是一座日调节纯抽水蓄能电站。安装有四台立轴单级混流可逆式水轮发电机组，单机容量300 MW，总装机容量1 200 MW，额定转速300 r/min。为了适应尾水水位110.0～141.17 m大幅变化，主轴工作密封采用的是液体静压轴向机械式密封。

1 主轴密封的结构及工作原理

机组主轴工作密封的形式为液体静压轴向机械式密封，密封块材料为酚醛树脂合成材料。主要由移动环、支撑环、导向环、抗磨环、压紧弹簧及调整装置、密封块、集水槽及盖板、4根RTD以及密封块的磨损测量装置组成（如图1所示）；抗磨环安装在大轴保护罩上，带凹槽的密封块装在可垂直滑动的移动环上，通过移动环与导向环间弹簧压紧在抗磨环上。在密封板的凹槽内注入清洁的压力水以润滑和冷却密封块与抗磨环的摩擦面。主轴密封具有自调节的功能，主要是因为在主轴密封块上有4根均压管，下腔与尾水连通，上腔通至移动环的上端面，这样就使得移动环的上、下端面的水压平衡，不论是发电工况还是抽水工况都不会导致移动环抬起或与转动抗磨环抱死。主轴密封的润滑水通过12根水管进入两个密封面之间，形成一层水薄膜，转动抗磨环和固定密封块之间不会直接接触，它的水膜间隙是靠16根压紧弹簧的预紧力来调整的。

主轴密封润滑水来自尾水，经增压泵加压、再经滤水器后供应主轴密封，正常水压力为0.3～1.1MPa，流量为6.6 m3/h，正常水膜厚度为40μm。其功能主要通过密封块与转动环之间形成的水膜防止发电调相或抽水调相时转轮室中跑气,另外还阻止尾水经大轴与内顶盖构成的间隙上溢，控制机组旋转部分和固定部分的漏水量，防止水导轴承和顶盖被淹，造成水淹厂房事故。

图1.轴密封结构示意图

2 主轴工作密封甩水情况及原因分析

2.1.轴工作密封甩水情况

3号机组抽水调相启动过程中压水时主轴密封有甩水现象，通过上位机统计发现3号机调相压水补气较正常情况下频繁（正常情况下，3号机压水保持到补气间隔时间在4 min 20 s左右，补气3 min 30 s，主轴密封甩水情况下补气间隔时间为2 min 30 s左右，补气5 min），补气时间明显偏长；机组在抽水调相转抽水或转停机过程中，主轴密封甩水情况更加严重，特别是转轮室压缩气排空的瞬间；机组转抽水后甩水现象消失，机组在发电工况下同样不存在甩水情况。监控系统显示甩水情况下，主轴工作密封温度、冷却水流量均正常。

2.2.水原因分析

根据上述甩水情况，初步判断可能原因有：1）主轴工作密封密封块磨损严重；2）主轴工作密封导向环、支撑环与移动环之间密封损坏；3）密封块压紧弹簧损坏，弹簧无法压紧主轴密封块。具体分析如下：

（1）主轴工作密封密封块磨损严重

3号机甩水后结合机组定检，将主轴密封水箱顶盖拆卸下移开，用深度尺测量主轴密封移动环顶端到主轴密封支撑环面的高度差（如图2），记录厂房安装场、副厂房、机组上游侧、机组下游侧四个方向的高度（如表1），根据表1测量数据可知，磨损块基本无磨损，情况良好，故可以排除主轴密封块磨损严重导致甩水的可能性。

图2.轴密封分解后内部示意图

表1.号机主轴密封四个方向高度差测量数据记录表

（2）主轴工作密封导向环、支撑环与移动环之间密封损坏，密封块压紧弹簧损坏、弹簧无法压紧主轴密封块

3号机甩水后结合机组定检，将主轴密封水箱顶盖拆卸下移开，在启动主轴密封增压泵的情况下，检查发现移动环与大轴间、移动环与支撑环间有水涌出，并且在手动给转轮室压水情况下，移动环与大轴间、移动环与支撑环间涌水更加严重，考虑到主轴密封块基本无磨损的情况下，可以断定主轴工作密封导向环、支撑环与移动环之间密封损坏，密封块压紧弹簧损坏、弹簧无法压紧主轴密封块这两个原因是导致甩水的根本原因。

3 处理措施及结果分析

3.1.理措施

结合2017年3号机C级检修，拆解主轴工作密封分解检查发现，主轴工作密封移动环与支撑环间的036’01-032、移动环与导向环间的036’01-033两处O型密封条（如图3）均出现严重磨损，甚至断裂；检查发现密封块压紧弹簧基本无预紧力。为此，进行了综合处理：

（1）严格清洗干净，更换移动环与支撑环间的036’01-032、移动环与导向环间的036’01-033两处O型密封条，更换移动环与导向环间的036’01-034导向带，按设计要求严格调整密封端面与移动环之间的间隔，并密切观察更新后的效果；

（2）更换16根压紧弹簧，并按照设计要求调整16根压紧弹簧预紧力。

图3.轴工作密封密封条设计图

3.2.果分析

更换密封条、压紧弹簧后，经过一个月的运行观察，主轴密封没有再出现甩水情况，问题得到根本解决。

4 结语

桐柏蓄能电站3号机主轴工作密封甩水现象引起高度重视后，多次结合定检现场查找问题原因，经过更换两道O型密封条、压紧弹簧后，问题得到根本解决，充分证明前期排查原因思路正确，整个原因分析及处理过程可供其它蓄能电站借鉴。

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TK730.8

B

1672-5387（2017）09-0014-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.09.006

2017-06-19

樊卫彬（1987-），男，工程师，从事抽水蓄能电站设备运行工作。