劉博學（xué）
（水電八局機電製造安裝分局 湖南（nán） 長沙410007）
摘 要：主（zhǔ）要介（jiè）紹彭水水電站ALSTOM機組水輪機主軸密封的結構（gòu）、工作原理及主要安裝工藝的技術要求。
關鍵詞：ALSTOM機組；主軸密封；結構；工作原理；安（ān）裝工藝要求
彭水水（shuǐ）電站位於重慶市彭水縣的烏江上遊，是烏江幹流水（shuǐ）電開發的第10個梯級。壩址距彭（péng）水縣城上遊11公裏，距烏江河口涪陵市約147公裏，至重（chóng）慶直線距離約170公裏。工程以發電為（wéi）主，兼顧航運、防洪及其它綜合利用，等級為I等；彭水水電站地下廠房安裝5台（5×350MW）HLF169A0 – LJ – 768水輪機，機組額定水頭67m，機組額定（dìng）轉速為85.71rpm，Z高飛逸轉速為167.0rpm，電（diàn）站為引水式地下廠（chǎng）房。
1 主軸密封的結構與工（gōng）作（zuò）原理（lǐ）
主（zhǔ）軸密封一（yī）般包括（kuò）檢修密封（fēng）和工作密封兩部分，本文在無特別（bié）說明時則指工作密封。彭水（shuǐ）水電站ALSTOM機組水（shuǐ）輪機主軸（zhóu）密（mì）封位於水輪機主軸下法蘭端麵處水導軸承下方由（yóu）頂蓋支撐，密封形式為彈簧複位式流體靜壓平（píng）衡徑向機（jī）械密封，其作（zuò）用是有效地阻擋（dǎng）從主軸與頂蓋之間的間隙（xì）（檢修密封間隙）上溢的（de）水流，防止水導軸承及頂蓋（gài）被（bèi）淹。它的主要組（zǔ）成部件（jiàn）包括抗磨板、密封環、密封座、大水箱及其它供（gòng）排水管與（yǔ）保護裝置等（děng），具體結構見圖1。其核心部（bù）件密（mì）封環由八瓣（bàn）組合而成，材（cái）質采用具有較強抗磨（mó）性（xìng）能較好的耐磨樹脂（zhī）（CESTIDUR）製作而（ér）成，當（dāng）它在機組（zǔ）運行中被燒壞時與（yǔ）炭精塊那樣馬上崩（bēng）裂造成事故擴大不同（tóng），且其具有（yǒu）可修複性。密封座密封環密封麵的可磨損量（liàng）達13mm，一般磨損量達到10mm時就需（xū）要將其更換。
其工作原理是：機組開機運行時，壓力大於下遊來水壓力與密封座彈簧壓力之和的冷卻潤（rùn）滑水通過（guò）金屬軟管送入密封環內腔（qiāng），流經（jīng）密封環內、外環，在（zài）密封環與抗磨環（huán）結合麵之間形成一層水膜（mó），水膜厚度設計為0.03～0.08mm，該水膜不僅起止水、潤滑與冷卻作（zuò）用，而且還將旋轉抗磨板與靜止密封環分開，使它們不發（fā）生直接（jiē）摩擦，從而達到減少密封（fēng）環磨損量的目的。流經外環的潤滑水直接排至尾水管以封堵尾水，流經內環的潤（rùn）滑水則溢流至密（mì）封座上（shàng）部水箱中，然後通過管徑分別為φ140mm、φ219mm的排水管自流至廠內集水井（φ140mm排水管為緊急排水管，即主（zhǔ）軸密封漏水量過大時自流水將從此管通過）。機組處於停（tíng）機狀態時，依靠裝置（zhì）中均勻分布在密封（fēng）座上的8個不鏽鋼（gāng）彈簧彈力的作用（yòng），將密封環緊壓在抗磨板上起密封止水作用，因此機組（zǔ）停機時可切斷主（zhǔ）軸密封供水（壓力水、潤滑（huá）水）。由於密封座可軸向移動，因（yīn）此在其上部彈簧的作用下，即使密封環發生磨損（sǔn），抗磨板與密封環間的水（shuǐ）膜厚度能基本保持不變。在密封環上沿圓周方向裝有均勻分布的2個溫度傳感器，以適時監控主軸密封的溫度，從而對主軸密（mì）封（fēng）係統起到保護作用。當主軸密封溫度因故升至35℃時發出一（yī）級報警信號，當溫度繼續升到42℃時動作於緊急停機，避免溫度繼續升高而加速燒損密封。
2 主（zhǔ）軸密封的供水
彭水水電站主軸密封供水的基本原理是在機組啟動運行時投入，停機後停止。主軸密封用水取自機組技術供水，供（gòng）水管路中設有減壓設備、濾水器。為了保證供水水質，每台機組的供（gòng）水管路上裝設了兩級水過濾（lǜ）裝置。級為粗過濾，它由互為備用（yòng）的固（gù）定式濾水器組（zǔ）成。每台濾（lǜ）水器裝有一個差（chà）壓開關，當工作（zuò）濾水器堵塞時，壓差傳感器便（biàn）自動關閉（bì）其進（jìn）水電（diàn）動閥，同時打（dǎ）開備用濾水器進（jìn）水電（diàn）動閥，並發（fā）報警給監控室，以便（biàn）及時通知檢修維護人員對其進行檢（jiǎn）查、清洗和維護。每台濾水器底部裝設一排汙管，可定期手動排放濾水器中的堵（dǔ）塞物。第二（èr）級為精過濾，由兩（liǎng）個並聯同（tóng）時運行的圓錐（zhuī）形水力旋流器實現（xiàn），該水力旋流器具有進一步（bù）的除沙與減壓作用。水力旋流（liú）器排汙口Z初與主軸密封活動環外側的水腔相同，後改至尾水。在（zài）供水管路中還裝設有節流片，用以調整主軸（zhóu）密封供水流量及壓力。
由於主軸密封對其冷卻水的流量、水質與壓力有較高的要求，因此在主軸密封供水管路係統中安裝有多個流量傳感器（qì）、壓力表、壓力傳感器、水溫表（biǎo），以便適（shì）時監控和現地觀察供水情況。正常情況下，供給主軸（zhóu）密封冷卻潤滑水流量為18m3/h，Z少不得低於（yú）12.0m3/h，其（qí）正（zhèng）常水壓為0.45MPa，不能低（dī）於0.35MPa（尾水壓力（lì）為0.2MPa）。當上述（shù）兩參數（shù）中任一值（zhí）低於（yú）設定下限值時，相應傳感器便發出報警信號並作用於停機。
3 主軸（zhóu）密封安裝（zhuāng）主要技術要求（qiú）
主軸密封的安裝質量直接影響到（dào）其工（gōng）作的可靠性與（yǔ）長期穩定性，因此它有嚴格裝配技術要求，以下（xià）對對其主要部件的安裝要求加以說（shuō）明。
首（shǒu）先是抗磨板的（de）安裝。抗磨板由四瓣組（zǔ）合而成，在安裝前需將主軸下法蘭端麵進行徹（chè）底清掃，清掃完成後，將（jiāng）分瓣抗磨板按廠家廠內預（yù）裝完成標記編號逐塊進行安裝（zhuāng），各分瓣（bàn）抗磨（mó）板安裝（zhuāng）組合好後必須用框式水平儀（精度為0.02mm/m）測量抗磨板的水平（píng）波（bō）浪度，要求此值不大於0.10mm，否則必（bì）須（xū）采用加墊或修磨的方法將水平波浪（làng）度調整至設計範圍，且務必要保證在抗磨板組合時各螺栓緊固力的扭矩保持相同，以使（shǐ）主軸密封係統投入生產（chǎn）運行後長期、穩定可（kě）靠運行。
其（qí）次是密封環的安裝。密封環由四瓣組合（hé）而成，需事先預裝在密（mì）封（fēng）活動環內調整、檢查各組合麵（miàn）的間隙，要求間隙（xì）不大於0.02mm。隨後測量密封環表麵的（de）水平波浪度，如果該值（zhí）超過0.02mm，則必須重新組裝，不可（kě）對密封環密封麵進行修磨，待（dài）密封環在密封座活動環內預裝調整（zhěng）檢查合格後，用塗抹好定位膠（jiāo）的螺栓將密封環安裝固定在密封活動環內。
將已安裝（zhuāng）好密封環的密封座圍水（shuǐ）輪機軸組合成整體，將其吊（diào）裝至（zhì）表麵已（yǐ）塗抹（mò）好紅丹的抗磨板上（抗磨（mó）板塗抹紅丹需均勻，不（bú）宜太多、太厚），通過機組盤（pán）車檢查抗磨板與密封環的密封麵接觸情（qíng）況是否良好。裝配全部完成後，須在充滿尾水及供給冷卻潤滑水的情況下，測量供水流量及密封（fēng）環活動環被頂起高度（dù）。要求頂起高度應大於0.05mm，且在各方向上要均勻（用0.05mm塞尺沿密封麵劃動一圈）。另外（wài），在整個安裝過（guò）程中，對各把合螺栓需按廠家設計要（yào）求力矩進行緊固。實際安裝時，如果因條件限製導致（zhì）水平波浪度超標（biāo），在偏差不大時可在裝配（pèi）好（hǎo）後讓機組低速旋轉一定時間，讓密封環與抗磨板進（jìn）行自動磨合，經過對幾台機組主軸密封的安裝經曆，證明此效果較（jiào）好。
4 結束（shù）語
水輪機主軸密封是保證機組和電廠安全運轉的重要（yào）裝置，起機組固定部件與轉動部件之間的封水作用（yòng），它應具備良好的密封性、耐磨性、可靠性，而且結構相對簡單。經（jīng）過對彭水電站五台機組水輪機主軸密封的安裝，上述安（ān）裝工藝已滿足了上述性能要（yào）求。
