一种关于水轮机用低磨损空气围带的设计报告

崔常青

大唐雅安电力开发有限公司 四川雅安 625000

1 现有水轮机空气围带的问题

空气围带又叫检修密封，它是在停机或检修水轮机工作密封和水导轴承时需要的一种轴承密封，能在尾水位较高时防止压力水倒灌进入机坑内。现有水轮机空气围带设计容易出现整体密封功能失效、制造成本高、产品整体使用寿命短，以及使用成本高的问题[1]。本文通过不断对原有技术的改进，提出了一种新的设计方案。

2 水轮机用低磨损空气围带设计方案

本设计提供一种技术方案（如图1、2、3）：一种水轮机用低磨损空气围带，包括设置于检修密封盖1 内部的检修密封组件3，检修密封盖1 上开设有安装孔101，检修密封组件3 套接在安装孔101 内部，检修密封组件3 由两个第一空气围带301、第二空气围带302 和多个检修密封球303 组成，两个第一空气围带301 外侧与安装孔101 内表壁贴合，第一空气围带301 和检修密封球303采用弹性材质制成，弹性材料使得第一空气围带301 以及检修密封球303 和安装孔101 的内表壁之间为过盈配合，两个第一空气围带301 将安装孔101 两端开口端紧密封住，实现双向密封的目的，另外第二空气围带302 可以不使用弹性材料，从而减小弹性材料的使用，降低成本；多个检修密封球303 与安装孔101 内表壁之间滚动接触，其中检修密封球303 错位贴合开设，且相互挤压接触，在同样的情况下，相较于第一空气围带301 的磨损量而言，检修密封球303 的磨损量很小，因此，当第一空气围带301 磨损而导致密封性能失效时，检修密封球303 可以作为密封性能的补充功能使用，保证密封性，给予工作人员更换检修密封组件3 的工作时间；检修密封盖1 通过螺栓螺纹连接有检修密封支座2，通过检修密封支座2 与水轮机连接，检修密封盖1 和检修密封支座2采用不锈钢材料制成，减轻锈蚀程度，提高使用寿命。

如图3 所示，第二空气围带302 内部开设有通孔3022，两个第一空气围带301 内侧的延伸端伸入通孔3022 内，两个第一空气围带301 的延伸端的接触侧上均设置有卡块3012 和开设有卡槽3011，卡块3012 卡接在卡槽3011 内，便于两个第一空气围带301 之间的拆装，以及第一空气围带301 和第二空气围带302 之间的拆装。

如图1 和图2 所示，第二空气围带302 外侧开设有多个凹槽3021，检修密封球303 设置于凹槽3021 内，相邻圆柱面上的凹槽3021 两两错位开设，使得错位开设的检修密封球303 之间两两挤压接触，不同圆柱面上的检修密封球303 将安装孔101 堵住，密封性虽然不如两个第一空气围带301 的密封性能良好，但仍然可以实现密封功能。

3 设计方案工作原理

设备在使用时，当检修密封组件3 两端受压时，首先，两个第一空气围带301 可以保证安装孔101 两侧处于密封状态，实现双向密封，其中，错位设置且挤压接触的检修密封球303 同样起到密封作用，且当第一空气围带301 外侧磨损，导致密封性能失效时，由于检修密封球303 磨损量很小，仍然可以起到密封效果，使得压力损失小，给予工作人员更换检修密封组件3 的时间，其次，当第一空气围带301 完全失去密封性能需要更换时，取出检修密封组件3，将两个第一空气围带301 向外拉动，由于采用弹性材料制成，因而拉动过程中，卡块3012 可以脱离卡槽3011，安装时，反向操作即可，更换新的第一空气围带301，将检修密封组件3 再次安装在安装孔101 内，即可重新实现密封性能，其中第二空气围带302 无需多次更换，避免了一次更换整个检修密封组件3，提高产品使用寿命，降低使用成本[2-3]。

图1 内部结构示意图

图2 第二空气围带的截面示意图

图3 两个第一空气围带的连接示意图

4 结语

本设计可以有效解决现有机械设计方案所存在的问题，首先由于检修密封球与安装孔内表壁滚动接触，磨损量较小，当第一空气围带失去密封性能时，检修密封球仍然可以实现双向密封功能；其次占比较大的第二空气围带不需要采用弹性材质制成，从而节约了弹性材料的使用，降低了制造成本；最后由于个第一空气围带内侧的延伸端伸入第二空气围带内部的通孔内，并通过卡块和卡槽的卡接，使得三者之间完成连接，拆装同理，便于拆装，且更换时无需每次更换检修密封组件整体，提高产品使用寿命，进一步降低使用成本。