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碗米坡水电厂机组主轴密封磨损原因分析及治理

摘要：水轮机主轴密封装置运行不可靠是目前国内水电厂存在的较为普遍问题，碗米坡水电厂经过分析研究和改造优化彻底解决了该设备难题，为提高了电厂的发电设备等效可用系数，实现良好的发电效益提供了保证。

关键词：水电机组、主轴密封、磨损、治理 中图分类号：th117.1文献标识码： a文章编号： 1、 概述

1.1碗米坡水电厂位于湖南沅水支流酉水的中游，湘西土家族苗族自治州保靖县境内。电站安装3台80mw机组，总装机容量240mw，1＃～3＃机组分别于2004年2月、5月和8月投产，设计年利用小时数3300h，多年设计平均发电量7.92亿kw·h。 碗米坡水电厂水轮发电机主要参数：

1.2碗米坡水力发电厂采用东芝水电公司生产的3台混流式水轮机，主轴密封结构主密封为“h”型橡胶密封，顶部辅助密封为平板密封，其“h”型密封为耐油耐磨橡胶，固定在凹槽结构内组成环形密封圈，利用压力清洁水在密封上下腔形成水压差，使密封圈与连接在主轴上的不锈钢抗磨环形成密封状态，起到止水密封作用。

1.3“h”型橡胶端面密封装置的特点是：橡胶密封静止，抗磨

环随大轴转动。自2004年2月投产以来，主轴密封供水水压存在不稳定现象，尤其在机组负荷大范围变化及汛期尾水位发生变化时，由于压力波动导致密封与抗磨环密封状态接触程度及运行工况发生改变，密封装置与抗磨环磨损加剧，甚至有时散发出烧焦的橡胶臭味，经解体检查此种状况密封基本已损坏，甚至出现断裂现象，特别是2008年，2#机组因此发生了因主轴密封磨损导致非计划停运事件。

（图一 主轴密封结构图）

（1.抗磨环 2.端面密封 3.密封支座 4.内六角紧定螺栓 5.水封压盖 6.平板密封 7.托板8.调整垫 9.平板密封压板 10.平板密封坐环）

2、 主轴密封磨损原因分析

从实际运行经验上看，我厂主轴密封在设计上存在以下不合理因素：

2.1主轴密封排水孔偏少，造成润滑水排水不畅导致主轴密封与抗磨板之间不能充分润滑；主轴密封的上部是技术供水水压，下部与转轮室相连，压力与转轮室压力一致，一般情况下技术供水压力按原设计压力0.15~0.3mpa运行，“h”型橡胶密封在技术供水压力、转轮室压力以及自身重力三者共同因素下保持平衡，且与抗磨环结合进行密封。在机组负荷大范围调整过程中，转轮室真空度发生改变，压力随之改变，在转轮室压力改变的过程中，“h”型橡胶密封

原有受力平衡被打破，与抗磨环间间隙减小，水膜被破坏，造成主轴密封磨损加剧。

2.2 主轴密封抗磨环由两分瓣组装而成，组合缝处有一2mm左右的缺口间隙，机组运行过程中该缺口间隙导致“h”型橡胶密封磨损程度加剧，甚至挂伤“h”型橡胶密封；

2.3“h”型橡胶密封与抗磨板的配合间隙过小，机组运行中，在其受力平衡被打破的前提下，“h”型橡胶密封在技术供水压力作用下夹着抗磨板作圆周运动，加大了摩擦面积，从而进一步的加剧了“h”型橡胶密封的磨损。 3、主轴密封改进情况

因在投运时就存在开机时端面密封磨损严重，伴有烧焦的橡胶臭味的现象，水轮机设计生产厂家杭州东芝公司于2005年2月对原设计进行了改造，详细改造情况如下：

3.1端面密封轴向均匀钻8个直径为20mm排水孔，以增加润滑水排水量；

3.2对端面密封根部的内、外两侧进行切削，切削厚度10mm、高度20mm，侧边斜度30°

3.3将主轴密封供水压力由原设计值0.15～0.3mpa改为0.1～0.15mpa运行。

生产厂家亦认为主轴密封磨损严重的另一原因为抗磨板组合缝有约2 mm间隙形成刀口对密封进行切削，造成密封磨损严重甚至断裂，但此次改造并未对此进行相应处理。