水轮机顶盖密封损坏分析与处理.pdf

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1、水轮机顶盖密封损坏分析与处理哈尔滨电机厂有限责任公司(黑龙江150040)张勇张艳红【摘要】机组检修时，发现顶盖与座环密封面严重损坏，并已严重影响机组稳定安全运行。主要介绍了密封面损坏产生的原因和处理的方法，从而保证水轮机组的安全运行。【关键词】水轮机组顶盖座环密封面分析处理一、水轮机组概况瑞丽江水电站位于缅甸北部掸邦境内紧邻中缅边境的瑞丽江干流上，距离我国边境云南瑞丽市约为94km。电站为中方投资建设，其中4台机组归中方运营管理，发电并入云南国家电网。该电站为高水头混流式多泥沙的中型水电项目，电站采用引水发电结构，厂房为

2、地面式厂房，电站总装机容量6X100MW，水轮发电机组主要作用为发电。(1)水轮机主要参数水轮机如图1所示。水轮机的主要参数如下：水轮机型号HLA351一LJ一图1水轮机剖面图64{然嚣嬲：呲伸期280，最大水头330．1m，最小水头299．0m，额定水头299．0m，额定流量37．62m3／s，额定功率100MW，额定转速428．6r／min，飞逸转速680r／min。(2)水轮机组运行状况2010年1月初，在机组正常运行过程中，电站巡检发现厂房内集水井中出现大量积水，在集水井水泵全部开动条件下，已经无法控制井内水位，并

3、在水轮机机坑内发现顶盖内出现大量积水，机组振动加剧。在2010年1月末，停机对4乞K轮机进行检查，发现水轮机顶盖与座环密封面配合处O形密封条严重损坏，顶盖底部密封外圆以及抗磨板被高压间隙射流冲刷破损，最严重的区域为蜗壳进水口及顶盖取水口区域(见图2)。顶盖抗磨板及顶盖被高压间隙射流冲蚀破坏形图2水轮机顶盖密封面损坏耱一祝厨⋯透葡hy．W老奴M舭9叫成的坑洞最深处达25．70mm，顶盖本体碳钢被冲蚀破坏形成的坑洞最深处达13．32mm，抗磨板与碳钢层脱落共5处，最大长度102mm，最小长度15mm，冲蚀破坏最大连续长度238

4、0rnm，座环上对应部位亦被冲蚀破坏。二、水轮机顶盖密封面损坏原因分析1．顶盖设计图样分析顶盖是水轮机的主要部件。在瑞丽江水轮机顶盖设计中，根据合同技术规范要求，电站采用顶盖取水作为机组技术供水的辅助水源，要求在顶盖设置足够数量的取水口，此顶盖取水I：1与外界管路连接，形成水流通道，因此设计过程中将顶盖设计成密闭承压容器(见图3)。图6)，已超过橡皮条的屈服极限。密封条在机组运行过程中，密封条受到高压水力作用下，将沿着密封面逐渐向着低压侧滑动，在挤压、移动和磨损条件下，最终密封条将损坏，密封失效。3)图5密封条位置密封条2

5、高压侧3顶蒜4低压仰J5座王1图3】页盖设计图样1．密封2座环3．顶盖在施工设计图样(见图4)中，为了密封流道内的高压水，顶盖与座环之间设置O形橡胶密封条密封，但是座环和顶盖密封面处均没有开设橡胶条密封槽，而是采用两密封平面之间夹持密封条的方式固定密封条，座环和顶盖密封面之间间隙约为6mm，密封条可以沿着密封面滑动。图6密封条受力分析1座环2．橡胶条3．顶盖在密封失效条件下，高压水流将通过顶盖与座环之间的6mml'nq隙，并在顶盖的机组技术供水取水口与技术供水管道之间形成流体通道，当高压水流通过顶盖与座环密封通道时，流体速

6、度由约33m／s急剧加大至约66m／s(见图7)，拐弯处流速约为进口流速的2倍，形图4施工设计图样1．座环2顾盖3．密封条2．顶盖密封面损坏原因分析根据机组运行要求规定，瑞丽江机组设计水头为299．0～330．1m，属于高水头混流式水轮发电机组，在顶盖与座环密封面6ram间隙和密封条之间，将受到最高330．1m水压力(见图5中高压侧位置)。在高水压条件下，密封条与座环、顶盖密封面接触面受力最大(见——∞5∞I．自幢I．翳2∞5一鸽ST5I一孵镗1．I一33Ⅻl一蕊6l∞l—19钟0T1．1330'11速度，*，s’图7密封

7、面流场分析座环顶盖2013自e射期黑裂co

8、m盆IJ、瓦,l第3期mⅧ．e研x．M哪9m就竹扰酞用m通∽方辔、嚣等恭竺三。／∞∞女n∞n∞nn¨ow／厂一，：卜i卜■I虢研座／伽电力通用机械6MinElectricPower成间隙高速连续射流。在高压、高流速、高泥沙且长时间机组运行状态下，最终导致顶盖、座环密封面汽蚀磨损损坏，密封条损坏，从而严重影响机组正常稳定安全运行。三，顶盖密封面的处理方法从以上密封面损坏原因分析中，可以知道：由于密封条的损坏，导致流体形成畅通的流体通道，流体在高压、高流速、高泥沙及长时间机组运行状态

9、下，最终导致顶盖、座环密封面汽蚀磨损损坏。如果能阻止流体形成畅通的流体通道，防止密封条损坏，问题将最终得到有效的解决。根据以上原因分析，制订了如下的修复方案(见图8)，由于机组座环已经埋设在电站混凝土中，因此图8顶盖密封面修复方案座环只能在工地现场采用手工修复密封面。对于顶盖，为了保证密封效果，把顶盖运