轴流转浆式机组受油器密封结构改进

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1、轴流转浆式机组受油器密封结构改进侯远航钱冰向虹光（国电大渡河公司流域检修安装分公司四川乐山614900）摘要：针对轴流转桨式水轮发电机组受油器铜瓦易磨损、漏油偏大、使用寿命短的问题，经对局部结构密封进行改进，不仅提高了密封性能，也延长了铜瓦使用寿命，保障了机组安全稳定运行。关键词：铜街子电站；受油器；齿形密封一、概述铜街子水电站机组为轴流转浆式结构，在机组最上端设计有采用浮动瓦密封结构的受油器。该电站于上世纪八十年代设计和投产，浮动瓦结构受油器经多年运行后逐渐暴露出一些弊端。受油器是利用铜环和操作油管间的油膜及油压进行密封，对操作油管的摆度要求高

2、。浮动瓦采用铜环迷宫结构，与操作油管的配合间隙在0.15~0.25mm之间，对铜环的加工要求高。铜环在运行过程极易因为机组工况变化造成磨损，导致受油器甩油、窜油、压油泵启动频繁。这种老式结构已经不能适应现在水电厂长时间稳定运行的要求，因此采用新型密封对原结构进行改进。二、受油器结构及运行工况分析受油器按照结构分为固定部分和旋转部分，固定部分包含支架和浮动瓦。受油器结构如图1所示，其中浮动瓦的作用一方面是对操作油管的运行起密封作用，防止高压油外泄；另一方面是对转动中操作油管的开、关腔压力油进行隔离密封，防止两腔高压油互窜。旋转部分包含操作油管，在机

3、组运行时进行往复运动和旋转运动。图1铜街子电站受油器结构图三、密封选型分析（一）旋转轴密封旋转轴的密封以前常采用填料密封，现多采用油封和机械密封。但油封不能承受高压（一般国产耐压型油封最高工作压力不超过3MPa），且工作条件受到严格限制；机械密封虽可承受高压至40MPa，但结构复杂，一次性投入大，对工况及安装要求高，一般应用于石油化工等领域。（二）改进要求为保证改进能及时有效进行，我们对受油器浮动瓦密封结构不进行大的改变，只是增加旋转密封减少受油器的漏油，对受油器铜瓦密封起补充作用，保证不会对机组的安全运行有任何不利影响。（三）密封选择随着现代机

4、械设备逐步向高压、高温、高速发展，对密封件要求也越来越高。齿形滑环式组合密封（以下简称齿形密封）正是为适应这些要求而研制开发的新型旋转轴密封件。齿形密封有以下特点：高寿命、低摩擦、无泄漏以及结构简单适应性强等。齿形密封应用案例：1.应用于沈阳某军工厂一出口车间产品上，介质为高渗透易燃易爆气体——氢气，无油润滑。原密封为常规橡胶密封制品，每运转半小时必须停下来冷却。采用齿形密封后，连续运转不停歇，且寿命较原密封提高近20倍；2.应用于徐工集团亚洲最大的KHU2000型钻机密封，旋转轴径为Ø530mm、Ø500mm，工作介质为水、泥沙混合物，旋转速度

5、近5m/s。在设计选型时，该公司曾咨询了德国某跨国密封公司等外国公司，后决定选用齿形密封，现处于良好的运行中，并已推广应用至其他系列；3.承德石油配件厂生产的石油钻井用平板阀，工作压力为70MPa。原用美国原装进口密封，但摩擦力大、寿命短。采用齿形密封后，很好地解决了上述问题；4.用于常州三环生物工程有限公司SFM30、SFM50、SFM100、SFM200生物反应釜上，该产品为高速、高温且要求无污染长寿命，采用齿形密封后解决了原用机械密封结构复杂、调整不便以及寿命短的问题，并降低了成本；5.徐州矿务局二机厂生产的HZS75型混凝土搅拌站，介质为

6、极其恶劣的水泥泥浆，采用齿形密封后寿命提高了近8倍等。（四）齿形滑环式组合密封的结构及原理1．结构齿形密封由一个密封唇像齿形的增强PTFE滑环和一个O形橡胶圈组合而成，如图2（a）所示。PTFE由美国杜邦公司1938年研制成功的，摩擦系数小，仅为0.02~0.04；具有自润滑特性，几乎可耐受所有化学介质浸蚀，故又称“塑料王”；温度适应范围宽，可在-100℃~+250℃范围内长期工作。根据不同的工况条件填充一定比例的添加剂如铜粉、碳纤、二硫化钼、石墨、玻纤等。填充增强的PTFE具有极高的耐磨性（较纯PTFE提高1500多倍），良好的物理机械性能。Ｏ

7、形橡胶圈采用GB3452.1-92标准系列，作为静密封可以实现完全的密封。（a）密封结构（b）密封径向力分布图2齿形滑环式组合密封结构及受力分析2．密封作用机理齿形滑环一般设计有两个密封唇，前一个是主密封唇，具有特定的几何形状；后一个为副密封唇，起阻隔油膜和防尘作用。O形圈起提供弹力和相对于壳体和滑环的静密封作用。唇口的方向应朝向压力方向。O形圈具有预压缩，压缩率一般取11%~18%，因此产生一定的径向力—“抱紧力”，使滑环主密封唇紧紧贴合在被密封表面以实现密封。随着压力的增高，密封的“抱紧力”越大，密封唇和轴的贴合越紧密，故压力越高密封性越好。

8、O形橡胶圈被滑环的侧边挡着，因而不会被“挤出”，可以耐受高压。图3齿形滑环式组合密封机理滑环主密封唇口具有特定的几何形状，其主要作用：一