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某水力發(fā)電廠二級(jí)電站2 號(hào)機(jī)組進(jìn)行了主軸密封更新改造,將原來的填料式主軸更換為水壓式主軸密封,密封效果良好。在持續(xù)運(yùn)行兩年后,出現(xiàn)較大的漏水現(xiàn)象,頂蓋水泵頻繁啟動(dòng),導(dǎo)致平均頂蓋水泵排水啟動(dòng)間隔時(shí)間僅有 4.3min,存在安全隱患且浪費(fèi)資源。本次改造主要從水壓式主軸密封的止水接觸部件——密封活塞作為切入點(diǎn),對(duì)其材料、結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,以達(dá)到降低水壓式主軸密封滲漏水量的目的,保障電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行,避免造成電量、經(jīng)濟(jì)損失。
一、水壓式主軸密封的介紹
1、水壓式主軸密封的結(jié)構(gòu)形式
水壓式主軸密封結(jié)構(gòu)型式如圖 1 所示。在運(yùn)行過程中水壓式主軸密封通過向密封座與密封活塞上部 U 形槽形成的儲(chǔ)水槽投入壓力水以建立壓力,并結(jié)合儲(chǔ)水槽中彈簧的彈力與密封活塞自身重力,使密封活塞壓緊在旋轉(zhuǎn)中的抗磨環(huán)上以起到止水的作用。同時(shí)通過密封活塞上的潤滑水孔,儲(chǔ)水槽內(nèi)的壓力水流至密封活塞下部3 道潤滑水槽中,以避免密封活塞與抗磨環(huán)干摩擦導(dǎo)致密封失效。
2、水壓式主軸密封的漏水路徑
圖 1 中箭頭所示為主軸密封滲漏水的前進(jìn)方向:在運(yùn)行過程中滲漏水由檢修圍帶與轉(zhuǎn)輪保護(hù)罩之間間隙向上流動(dòng)至主軸密封座與轉(zhuǎn)輪保護(hù)罩之間間隙,由于密封活塞止水失效,水流穿過密封活塞與抗磨環(huán)之間間隙,最終通過密封座與轉(zhuǎn)輪保護(hù)罩之間間隙向上流至頂蓋上方,從而產(chǎn)生大量漏水。
二、分析與診斷
1、密封活塞硬度不足
原密封活塞采用雙層結(jié)構(gòu),材質(zhì)偏軟的 PU 環(huán)置于上層,與密封座形成上儲(chǔ)水槽,用于建立壓力;材質(zhì)偏硬的泰迪材料環(huán)置于下層,與抗磨環(huán)形成摩擦面,用于止漏。雙層結(jié)構(gòu)導(dǎo)致 PU 環(huán)與泰迪材料環(huán)二者在垂直方向容易發(fā)生相對(duì)移動(dòng),總體硬度偏軟,在運(yùn)行過程中容易發(fā)生扭曲變形,卡塞于密封槽內(nèi)無法下落止水。
2、密封活塞干摩擦使密封失效
在運(yùn)行期間主軸密封發(fā)生大量漏水,停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)有大量黑色粉末漂浮于頂蓋上方,判斷是密封活塞發(fā)生了燒損現(xiàn)象。由于二級(jí) 2 號(hào)機(jī)組為正吸出高程機(jī)組(吸出高程+0.5m),在停機(jī)過程中發(fā)生了脫流現(xiàn)象,導(dǎo)致密封活塞干磨擦燒損產(chǎn)生了碳渣,碳渣又進(jìn)一步堵塞了密封活塞底部細(xì)小的潤滑水槽,使密封活塞底部無法與抗磨環(huán)形成水膜,繼而又加劇了密封活塞的干磨擦,最終使密封失效。
3、密封活塞上儲(chǔ)水槽建壓不足
密封活塞上儲(chǔ)水槽水壓建壓不足將導(dǎo)致密封活塞無法下落到位,導(dǎo)致其無法有效止水。現(xiàn)場(chǎng)檢查潤滑水壓為 0.20MPa,符合上次主軸密封改造后的要求。為避免產(chǎn)生上儲(chǔ)水槽壓力泄漏導(dǎo)致密封活塞無法下落的情況,需要對(duì)密封活塞結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),以加強(qiáng)密封活塞上儲(chǔ)水槽的建壓。