某电厂水轮机密封装置漏水原因分析及处理

文兴全

（广东粤电长湖发电有限责任公司，广东 英德513021）

1 引言

某水电厂1号水轮发电机组为立轴轴流转浆式机组，于2013年9月完成增容改造，改造后水轮机型号为ZZD642-LH-450，额定功率为43.34 MW，额定水头为28.00 m，额定转速为150 r/min。至2015年初，该机组共出现了3次因主轴漏水过大而被迫停机检修的问题，针对这一频繁出现的问题，电厂组织人员对此进行深入分析研究，找出了问题原因，对密封装置进行现场检修处理，彻底解决了密封装置漏水过大问题，提高了设备运行稳定性、可靠性。

2 主轴密封装置介绍

主轴密封装置是水轮机的一道重要保护，当密封装置漏水严重时，将会导致水淹水导轴承，甚至是水淹厂房的严重事故，结构合理、工艺优良的密封装置是水轮发电机组安全、稳定运行的重要保障，某水电厂在2013年增容改造时，将原密封装置一并进行了更换。

2.1 运行密封装置

某水电厂1号水轮机运行密封为可调水压式端面密封，详见图1所示。密封活塞圈材质为丁晴橡胶，密封环采用0 Gr18 Ni9不锈钢板，密封水压在0.05～0.20 MPa之间调整，为排除密封漏水的积水，设有浮子信号装置，控制积水水位及排水泵的启动和停止[1]。

2.2 检修密封装置

某水电厂1号水轮机检修密封装置为空气围带式结构，详见图1所示。为防止检修运行密封和较长时间停机时尾水倒灌而设置，在机组停机后围带充0.5～0.7 MPa压缩空气来封水，在机组启动前撤除压缩空气，防止意外磨损检修密封的空气围带[1]。

图1 密封装置装配简图

3 缺陷现象及原因分析

3.1 缺陷现象

（1）新密封装置投入运行不久，运行中发现顶盖水位异常升高，顶盖备用抽水泵启动仍然不能抽低水位。电厂立即采取紧急措施抽低尾水后，拆卸密封装置检查发现运行密封橡胶活塞圈磨损导致漏水过大。

（2）机组运行时围带排气孔有水流出，停机时尾水倒灌致顶盖水位异常升高。电厂立即采取紧急措施抽低尾水后，拆卸密封装置后检查发现检修密封空气围带穿孔。

3.2 原因分析

（1）关于运行密封装置活塞圈异常磨损问题。电厂组织技术人员进行现场检查并分析原因：由于此类水压式端面密封结构是国内普遍使用且技术成熟的产品，装置的结构设计不存在问题；运行时的水压均是按照设计要求进行调整和控制的，也不存在水压过大造成磨损的问题。最可能存在的问题有：①密封供水水质太差，或者密封供水水量、水压不足，在开机时不能及时供水将活塞圈迅速顶起而导致尾水倒灌至密封水腔，有较大坚硬的砂石或其他异物进入密封活塞圈工作面，导致了这种较大面积的撕裂状磨损；②密封活塞材质选择不合理，应选择耐候性、耐磨性、耐油性更好的材质。

（2）关于检修密封空气围带磨损穿孔的问题。电厂组织技术人员详细检查，深入分析，可能存在的问题有：①开停机流程设计有缺陷，开机时围带气压撤除过晚、停机时围带气压投入过早，从而造成了空气围带磨损；②空气围带与主轴安装间隙过小，运行中主轴正常摆动造成磨损；③空气围带槽加工尺寸与围带尺寸配合不合理；④空气围带材质选择不合理，应选择耐磨性、耐候性更好的材质。

4 现场检修与处理

4.1 现场检测

将密封装置拆卸后，现场通过查阅资料、肉眼观察、气压试验、尺寸测量等方法进行了以下检测：①查阅监控流程，经查阅监控流程后，确认开、停机流程时空气围带撤除、投入压缩空气流程符合设计要求。②目测，发现主轴（转环以下）表面、空气围带座、密封支架均锈蚀严重；现场技术供水水质较差，存在较多泥沙。③气压试验，新围带通气观察围带鼓起情况，当气压在0.1 MPa时，即发现围带有明显的鼓起现象。④尺寸测量，经电厂技术人员与厂家服务人员共同测量确认尺寸见表1。

通过现场进行检测后，分析出造成密封装置多次漏水的主要原因有以下几种：①密封水水质较差，达不到设计要求；②装置部件实际尺寸有偏差；③密封活塞及空气围带选材不合理。

表1 密封装置相关部件尺寸测量记录表

4.2 检修与处理

经过以上分析后，在2015年1月现场采取了以下检修与处理措施：①运行密封装置供水管路加装二次过滤装置，提高技术供水清洁度；②将运行密封供水接头管径加大，改为DN15的不锈钢管接头；③密封装置安装前，对主轴（转环以下）表面、空气围带座、密封支架进行除锈后，涂防锈漆两遍；④现场将密封装置各部件存在尺寸偏差的部分进行现场加工，现场加工后尺寸见下页表2；⑤将密封活塞圈、空气围带的材质由原来的丁晴橡胶更换为氯丁橡胶。

表2 密封装置相关部件现场加工后尺寸测量记录表

5 结论与建议

5.1 结论

某电厂密封装置多次出现漏水过大的问题，经过相关技术人员分析原因后，采取了针对性的检修与处理措施，投运后运行稳定，至2017年底C级检修，期间未出现因密封装置漏水问题造成的机组非计划停运。可见本次的现场检修与处理是合理且有效的，也大大提高了设备运行的稳定性、可靠性。

5.2 建议

水电厂在开展技术改造项目时，应严把质量关，对于可能影响质量偏差的各环节提前做好风险分析，并制定控制措施，做好全过程的质量控制。不能过分相信设备厂家的口头质量承诺，确保改造设备一次性成功，避免类似问题重复出现。