水泵水轮机导叶轴套漏水的分析与改进方法

陈 前，石 飞

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 杭州310006）

1 引言

抽水蓄能电站在电网中承担调峰调频作用，机组启停频繁，在机组常年运行过程中，过流部件与外侧的顶盖等部件之间容易出现漏水现象，导致排水泵频繁启停，影响设备健康水平。本文以某抽水蓄能电站水泵水轮机导叶中轴套出现的不同程度漏水现象，分析导叶中轴套机械机构及其漏水原因，并举出处理与改进的方法，对水电站导叶轴套漏水现象的处理具有一定的借鉴意义。

2 现象描述

2018年期间某抽水蓄能电站4号机组顶盖出现积水现象，顶盖排水泵启停频繁，电站运维人员现场检查发现4号机组12号导叶中轴套漏水，漏水量约0.5 m3/h。

3 原因分析

导叶轴套共分为3个部分：导叶轴承上部轴套、导叶轴承中部轴套、导叶轴承下部轴套。每一部分的轴承都有相对应的轴套、抗磨板及密封圈。导叶上部轴承连接着导叶控制环的拐臂，与水流部分不接触，所以导叶上轴套不存在漏水现象。导叶中部轴承位于活动导叶上方，导叶中轴套起到固定轴承、密封防水以及转动抗磨的作用，所以常年运行后易出现漏水现象。导叶下部轴承将活动导叶固定于底环上，导叶下轴套与底环接触，因为位于过流部件下方，所以也会出现漏水现象。如图1分别为导叶上、中、下轴承及其轴套，因为其机械结构相似，本文将以出现漏水现象的导叶中轴套为例，分析具体的机械机构、出现漏水的可能原因以及处理改进的方法。

3.1 导叶中轴套机械机构图纸

图2为导叶中部轴承及其轴套、抗磨板及密封圈的机械结构图。

图2 导叶中轴套机械结构图纸

（1）导叶中部轴承下端直接连接着活动导叶，轴承直径0.28 m，活动导叶共20片。在轴承外侧装有抗磨板，用以承担开关导叶时轴承转动的摩擦。抗磨板外侧用锥型抗磨内套压紧，锥形内套外侧上下各有2个密封圈，上下密封圈截面圆形直径均为2.5 mm，材质为橡胶材质，再外侧则是导叶中轴外套。

（2）中轴承外套下部内侧装有弹性Y型密封，Y型弹性密封圈内侧直径0.28 m，外侧直径0.315 m，材质为橡胶。中轴承外套外侧上下各装有两个密封圈，截面圆形直径均为8 mm，材质为橡胶。

（3）导叶中轴内套上端通过定位销与轴承压盖连接，定位销直径30 mm，一周共计12个，内套与外套上端均由导叶中轴承压盖通过螺栓（共计8个）压紧。导叶轴套的内套与外套材质均为铜质。

3.2 导叶中轴套漏水的可能原因

水泵水轮机转轮室内压力高达0.6～0.7 MPa，水流在高压的作用下沿着缝隙往外渗漏，可能原因如下（见图 3）：

图3 可能原因

（1）可能原因1：弹性Y型密封与导叶中轴承锥形抗磨内套外侧上下端密封圈损坏，水流在高压下通过弹性Y型密封沿着导叶中轴承内外套之间的缝隙向上，经过导叶中轴承锥形抗磨内套外侧上下端密封，沿着导叶中部轴承压盖与导叶轴承内外套之间的间隙、导叶中部轴承压盖与导叶轴承之间的缝隙向上漏水，漏至顶盖上；

（2）可能原因2：导叶中轴外套外侧上下密封圈损坏，水流沿着导叶中轴外套外侧缝隙经过导叶中轴外套外侧上下密封圈向上漏水，沿着导叶中部轴承压盖与导叶轴承内外套之间的间隙、导叶中部轴承压盖与导叶轴承之间的缝隙往外漏水，漏至顶盖上；

（3）可能原因3：导叶中轴承压盖的压紧螺栓螺纹磨损较大，高压下水流沿着螺栓螺纹间的缝隙向上漏，流至顶盖上；

（4）可能原因4：在Y型弹性密封圈损坏的基础上，导叶轴承与抗磨板之间或者导叶中轴承内外轴套之间金属部件磨损、气蚀较为严重导致缝隙变大，水流沿着缝隙向上漏水。

4 处理及改进方法

（1）维护人员在机组检修期间取下压紧螺栓，发现压紧螺栓螺纹磨损情况正常，螺纹槽内无明显损坏痕迹，无渗漏水痕迹，排除可能原因3。

（2）维护人员继续取下轴承压盖，用千斤顶顶出导叶中轴承外轴套，发现弹性Y型密封圈损坏有断口，且老化破损较为严重，同时导叶中轴承内外轴套之间上下密封圈老化破损，即为可能原因1。

（3）维护人员在拆卸过程中同时发现相关金属部件的接触面有磨损、气蚀现象，为确保机组修后可用性，使4号机组修后顶盖不再积水，将弹性Y型密封圈、导叶中轴承锥形抗磨内套外侧上下端密封圈、导叶中轴外套外侧上下密封圈共计5个密封圈全部更换。同时将金属部件的接触面加以打磨，使出现气蚀、磨损的部位更加光滑，减小接触面的缝隙，以防止水流漏出。

（4）机组检修结束后回装时为保证密封性，锥形抗磨内套安装时多次加压以确保安装到位，水流不会从锥形抗磨内套底部流出。4号机组充水后发现机组导叶中轴套漏水情况大为改善，不存在漏水现象，处理方法证明成功有效。

（5）改进方法：综上所述，可以看出导叶中轴套的5个密封圈小且薄，在机组常年运行转动过程中，密封圈易损坏，建议：

1）可以定期检查更换导叶轴套密封圈，同时在机组检修期间对轴套的金属接触面进行打磨，减少气蚀、磨损导致的漏水现象；

2）该电站每台机组的顶盖排水泵只有1台，可以考虑增设1台顶盖排水泵，与原有的顶盖排水泵对称抽水，减少顶盖积水；

3）针对该电站的导叶中轴套的机械结构，可以考虑在导叶中部轴承压盖与导叶中轴内套之间的间隙加装密封圈，用以拦住往上漏的水流，或者在导叶中部轴承压盖与导叶轴承之间的缝隙加装弹性密封圈，用以拦住漏往顶盖的水流。

5 结束语

该抽水蓄能电站水泵水轮机导叶中轴套漏水现象出现后，运维人员对导叶中轴套进行了拆除检查，更换了橡胶密封圈，处理效果较为明显，不存在漏水现象。针对该电站的导叶中轴套机械结构，除了定期检查更换导叶轴套密封圈，打磨磨损、气蚀的金属部件接触面外，本文提出以下处理与改进措施：考虑增设1台顶盖排水泵，避免顶盖排水泵启停频繁；在导叶中部轴承压盖与导叶中轴内套之间的间隙加装密封圈，用以拦住往上漏的水流，或者在导叶中部轴承压盖与导叶轴承之间的缝隙加装弹性密封圈，用以拦住漏往顶盖的水流。通过以上改进与处理方法，导叶轴套漏水现象大为改善，确保了设备的稳定健康运行。