万家寨水电站5#机主轴密封漏水原因分析与处理

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1、万家寨水电站5#机主轴密封漏水原因分析与处理    摘 要 本文介绍万家寨水电站5#水轮机主轴密封严重漏水事故，分析引起水轮机主轴密封漏水的各种原因，并就其原因提出了相应的改进和修复措施。   关键词 主轴密封 防转装置 漏水 原因分析 处理    水轮机主轴密封是保证机组和电厂安全生产的重要装置，其作用是防止顶盖与转轮之间的压力水从主轴与顶盖之间的缝隙冒出，包括工作密封和检修密封。工作密封漏水直接影响水轮机的安全运行，破坏水导轴承的正常工作，如果漏水量过大，顶盖水位过高，会导致机组被迫停机，甚至水淹水导轴承的严重事故。

2、 万家寨水电站装机6x180MW，水轮机为立轴混流式结构，1#~4#水轮机由天津阿尔斯通公司制造，5#、6#由上海希科公司制造。5#、6#水轮机型号为：HLS217—LJ—585，额定水头68m，额定流量：293.91m3/s，转轮直径：5848mm。其中主轴密封结构为静水压式机械端面工作密封和空气围带式检修密封，此结构由支撑环、空气围带、滑环、密封条、密封环、防转装置等部件组成（见图1）。 1．主轴密封漏水事故简介2001年9月29日，万家寨水电站5#机主轴密封严重漏水，两台顶盖排水泵投入运行抽水，顶盖水位仍达600m

3、m以上（设计正常运行水位30mm）。检修人员进一步检查，发现漏水部位为主轴密封集水环处和支撑环与压环组合缝处，集水环处漏水量大、压力低；支撑环与压环组合缝处外喷水，漏水量小、压力高。机组被迫停机，试投检修密封空气围带，围带漏气，必须落机组进水门和尾水门，机组转检修态。   2．机组停机后分解主轴密封发现以下问题（1）主轴密封支撑环在+x、+y象限内有6颗固定螺栓断裂，φ5橡胶密封条外露。（2）主轴密封密封条工作部分已全部磨损，并有划痕。（3）两个防转装置的固定销断裂，锥销B12×60未断，但有上移现象。（4）密封环内部润

4、滑供水软管全部拉断，润滑供水钢管磨损报废。（5）主轴密封磨损指示器在根部断裂。（6）28个主轴密封减震补偿弹簧3.6×38×170脱位，部分断裂。（7）检修空气围带被减震补偿弹簧扎破，且被转轮磨损。（8）密封滑环有轻微磨损和划痕。3．原因分析根据以上检查情况，综合生产厂家意见，造成上述破坏情况主要归结为以下几方面：（1）主轴密封润滑供水管水压低，引起主轴密封条、滑环磨损严重，导致主轴密封失效。设计要求主轴密封供水压力为0.2~0.3Mpa，但为了保证主轴密封润滑水质，去除水中颗粒杂质，厂家在供水管压力表后增设旋流器，可保

5、证水质的同时也降低了供水压力，实测旋流器出口压力值为0.1Mpa，较设计值低，导致主轴密封润滑水压不足，密封条与密封滑环之间未形成水膜而产生干摩擦，密封条磨损严重。（2）防转装置固定销刚度不够，安全余度偏小,它的损坏直接造成主轴密封内部各部件的严重损坏。在现场运行工况下，防转装置固定销断裂，造成主轴密封固定部分的密封环与支撑环之间产生相对移动，导致润滑水管断裂，减震补偿弹簧脱位，磨损指示器断裂。润滑水管断裂使密封条和滑环组成的摩擦副干摩擦，引起摩擦副快速磨损；减震补偿弹簧脱位后，主轴密封条失去原有的压紧力，密封条也不能紧

6、贴滑环而失去密封作用；在旋转转轮和压力水作用下，脱位后的弹簧和损坏的管路对密封滑环和主轴密封内部其它部件产生恶性损坏。（3）机组顶盖垂直振动大，导致支撑环与压环连接螺栓断裂。由于支撑环固定螺栓无防震动措施，机组顶盖垂直振动大，导致螺栓断裂，密封条外露。（4）空气围带后侧水压作用导致空气围带被磨损。在正常运行时，顶盖压力水通过空气围带结合缝窜入围带后侧，在此水压作用下，空气围带位移，导致空气围带和转动部件之间间隙减小，造成空气围带被转轮磨损。 4．处理措施针对以上原因，我们采取了以下修复和改进措施：（1）保证主轴密封润滑水

7、供水压力。原主轴密封润滑水采用双路同时供水，压力不稳定，将双路同时供水改为一路供水，另一路备用；调节旋流器进口压力，使其出口压力保证在0.2~0.3Mpa。（2）增加并改进防转装置，提高防转装置可靠性。将原来2个防转装置该成4个，沿圆周均匀分布；固定销与支撑环的连接螺纹由M12该为M14；挡块与支撑环间距由12mm调整为15mm；锥销B12×60上部增加螺堵，防止锥销上窜，见图1所示。（3）更换内部供水管路。将供水管路全部更换为不锈钢管，增加供水管路的刚度、强度和耐腐蚀性。（4）提高支撑环连接螺栓的防振能力。支撑环连接螺

8、栓由M16×145该为M16×155，并加设弹簧垫片。（5）消除空气围带后侧水压。为减小检修密封空气围带后侧水压影响，防止空气围带位移，造成空气围带和转轮间隙减小，在中间环上沿圆周等距钻4个Φ10排水孔以消除空气围带后侧水压。（6）更换主轴密封滑环，使用OCr16Ni4Mo不锈钢材料，增加滑环的抗磨损能力。更换空气围