摘　要：傳統主軸密封磨（mó）損大、易冒煙（yān）、易漏水等（děng）問題（tí）長期困擾水電站的運行，我公司在設計過程中采用（yòng）的無接觸主（zhǔ）軸密封結構很好的解決了以（yǐ）上問題，經實際（jì）運行效果良（liáng）好，本文（wén）就其結構特點（diǎn）、工作運行原理進行了探討。

　　關鍵詞：水輪機；主軸密封；無接觸密封；泵蓋板
　　1　前言
　　主軸部分的密封裝置分兩種，一種是在機組正（zhèng）常運行中防止機組（zǔ）漏水的主軸（zhóu）密封。如盤（pán）根、墊料式密封，單層或（huò）雙層橡膠密封，徑向或端麵碳精塊（尼龍塊（kuài））密封（fēng），水泵密封等等。另一種密封是機組停機檢修軸承和（hé）軸承下部主軸密封時防（fáng）止（zhǐ）尾水往機坑（kēng）內泄漏的檢（jiǎn）修密封。水（shuǐ）輪（lún）機主軸密封的作用是減（jiǎn）少水輪機轉動部件與（yǔ）固定部件之間的漏水量。水（shuǐ）輪機主軸（zhóu）密封的漏（lòu）水問題，直接威脅著機組的安（ān）全運行，尤其是多泥沙河流上的水電站，往往由於（yú）泥沙磨損或流道堵塞等（děng）原因，造（zào）成主軸密封在短時間（jiān）內因磨損嚴重而漏（lòu）水（shuǐ），被迫停機檢修。許多電站在（zài）機組投產（chǎn）初（chū）期就多次發生主軸密封燒（shāo）磨、冒煙、漏水的事故。有的電站由於主軸密封漏水，出現水淹水導、水淹廠房的事故，有的電站特別是渾水電站，機組投產初期工作密封效果很好，但運行不長時間，主軸密封就磨損，需要更換，因此在機組結構設（shè）計（jì）時，在密封（fēng）形式選擇上應充分考慮，要結合電站的實際條（tiáo）件，要特別注意水頭和泥沙含量，如盤根密（mì）封在清水電站應用可以使用幾（jǐ）年，而多泥沙電站一個汛期就需更（gèng）換，有的甚至過不了一個汛期就磨損壞，造成電站汛期停機，影響電站的經濟效益（yì）。為此，製造（zào）、安裝和運行等（děng）單位對主軸密封的結構型式進行了長時間、多方麵的試驗改進，以期找到一種適用於多（duō）泥沙河流上水電站水輪機主軸密封的結構型式（shì）。而我們要（yào）探討的就是近年來（lái）在水電機組中應用（yòng）效果較（jiào）好的（de）一種工作密封形式――無接觸密封。本文就將其工作原理、結構（gòu）特點和使（shǐ）用注意事項做以下介（jiè）紹。
　　2　結構特點
　　在臥式、立式高水頭高轉速機組上我廠采用了無接觸（chù）式的主（zhǔ）軸密封，此種密封對水質要求相對較低（dī）、不易磨（mó）損、漏水量（liàng）少，通過旋轉件和固定件之間形成很小的（de）曲折間隙來實現密封（fēng）。現在，此種結構在多個電站已得到應用，受到了（le）業主的好評。
　　圖1所示結構即為在混流（liú）臥式機組中應用（yòng）的無接觸主（zhǔ）軸密封結構（gòu），通過轉動環（huán）與靜止環間形成的多道封水間隙達到密封的效果，主軸密封工作時，主軸密封（fēng）的靜止部分與轉動（dòng）部分（fèn）不接觸，所以主軸（zhóu）密封不產生磨損，這樣密封有極長的壽命。對少量漏水經擋水環作用，漏至下方，經排（pái）水管排至集水井，達到防止漏水從（cóng）軸向漏出的目的。

　　圖2所示結構即為在混流立式（shì）機組（zǔ）中應（yīng）用的無（wú）接觸主軸密封結構，其工作原理是在在水輪機（jī）轉輪頂部設有泵板裝置，由於泵板的吸出（chū）作用，主軸法蘭始終處於（yú）大氣之中，軸與軸（zhóu）封間不接觸並隻有一層空氣（qì），該密封有極長的壽命。該（gāi）主軸密封為不接觸迷宮型，由緊（jǐn）靠著軸上的轉動套、密（mì）封箱和主軸密封排水管等部（bù）件組成。在（zài）水輪機正常運行情況下，整個負荷範圍內密封盒上無水壓。轉輪上的泵板隨轉輪一起旋（xuán）轉防（fáng）止水和固體（tǐ）進（jìn）入（rù）主軸密封，同時泵（bèng）板排水管（guǎn）防止（zhǐ）沙或固體物質積在水機頂蓋下，並將透過上止漏環的少量漏水通過泵板排水管排至尾水。在起動和關閉速度降低情況下。水壓可（kě）能達到軸封，此時由於迷宮環狀密封箱的擴散作用使漏水壓力大幅度下降（jiàng），同時（shí）位於每個迷宮環之間的主（zhǔ）軸密封（fēng）排水管可有效地防止水漏在封密箱上，並將滲漏水排至電站集水井。該種新型密封（fēng）已逐步被推（tuī）廣，在多個（gè）電站中被應用，且運行效果較好。

　　3　混（hún）流立式機組無接觸主軸密封運行原（yuán）理
　　3.1水輪機正常（cháng）工作時
　　密封轉動並完全幹燥，由於有泵裝置，在額定轉（zhuǎn）速情況下，整個負荷範圍內密封環上無水壓。
　　3.2低於額定轉速連（lián）續運行
　　在起動和關閉速度降低情況下，水壓可能達到軸封（fēng），密封在短期內（nèi）象迷宮環密封那樣工作，位於每個迷宮環之間的虹吸（xī）型排水管可（kě）有效防止水漏在密封環上，排（pái）水管（guǎn）通至電站集水（shuǐ）井（jǐng），對於不淹沒式的（de）機（jī）組，排水管直接引至尾水。
　　3.3靜止狀態下
　　在靜止（zhǐ）狀態下，可脹大的檢修密封可防止水漏過密封環，如果這個密封失敗的話，其漏水不會很大，因為密封箱會象一個迷宮環那樣工作，起到密封的效果（guǒ）。
　　3.4減壓係統（tǒng）
　　在轉輪上冠設計一道或二道梳齒（chǐ）密封，可以有效減少轉輪和頂蓋之間的水壓值，轉輪密封的密封水通過排水（shuǐ）管排出，轉輪和頂蓋之間的水壓值由排水管中的水壓決定。由（yóu）於隨著機組運行，密（mì）封的磨損會導致密封水流量的增加，所以設計排水管的尺寸應足夠大。頂蓋排水管內的水排至尾水或冷卻水係統，管路上的彎頭（tóu）應盡量少，不設閘閥或節流閥以免誤動作而使排水管不暢（chàng）通。當密（mì）封水（shuǐ）被用作（zuò）冷卻水時（shí），排水管通向冷卻水（shuǐ）箱，水位通過溢流或其它方式進行控製。冷卻（què）水（shuǐ）係統的布置與設計廠家協商（shāng）決定，因為進行軸密封係統設計和水推力負荷計算時必須考慮到排水係統中的（de）壓力水平。
　　3.5空氣係統
　　為了在部分負載和過載情況下穩定運（yùn）行，減（jiǎn）少尾（wěi）水管中的壓力脈動，有必要向尾水管中（zhōng）心補充空氣，因為轉輪上（shàng）的泵裝置會使主軸法蘭上方與密封下方空間內無水，空（kōng）氣可由裝在頂蓋上的空氣閥、補氣管通過（guò）轉輪進入尾（wěi）水管。當尾水管中空氣壓力小於外界（jiè）大氣壓時需要充空氣。空（kōng）氣將自動被充入尾水管（guǎn），空（kōng）氣需要量可由在（zài）此係統中的一個固定小孔來調節，無需壓縮空氣或自動調節裝置。
　　4　無接觸密封的運行維護
　　由於這種無接觸密封（fēng）係統在運（yùn）行中沒有（yǒu）磨損部分，所以不存在定期（qī）替換易損件的問題，這（zhè）樣（yàng）不（bú）僅運行維護方便，而且密封的壽命也不會因此而受（shòu）到限製。但在運行時必須定（dìng）期檢查頂蓋壓力（lì）和密封（fēng）水流量（如果流量計是裝於排管（guǎn）上的），要測量主軸與軸套之（zhī）間的間隙，必須指出的是（shì），當出現頂蓋（gài）壓力上升或密（mì）封水流量增加的情況，可能是由（yóu）於（yú）轉輪（lún）密封磨損引起（qǐ），這不表明軸封係統中有磨損（sǔn）。
　　5　結束（shù）語
　　總之，本（běn）文介紹的這種無接觸密封避免了（le）其它（tā）形式（shì）的主軸密封出現的諸多問題，具有（yǒu）無需清潔潤滑水、使用壽命長、運行維護方便等特點，可以有效地防止泥沙對頂蓋和主軸密封的腐蝕。