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摘 要：本文根据水轮机自平衡式静压端面密封的原理，对国外某电站水轮机运行期间主轴密封漏水量大的问题的检修建议，以利于类似电站进行机组运行隐患的排除。
关键词：水轮机主轴密封；滑动环；抗磨环；密封环；安装；检查
0 引言
水轮机主轴密封是水轮发电机组安全稳定运行不可缺少的重要部件，其按照工作需求可分为工作密封和检修密封。工作密封即水轮机运行时使用的防止水轮机漏水的设备，检修密封是机组临时检修时防止水轮机漏水的设备，本文主要介绍对国外某电站水轮机运行时主轴密封漏水量大的问题的检修建议，以利于类似电站进行机组运行隐患的排除。
1 主轴密封的结构
该电站为轴流转桨式机组，其工作密封采用径向、轴向组合密封结构，检修密封为空气围带式。
径向密封是两道聚四氟乙烯浸渍纤维填料盘根密封，位于轴向密封前，由支撑环、盘根、压板、定位销等组成。主要作用是减小轴向密封前水压及压力波动、阻止泥沙杂物进入轴向密封面、当轴向密封失效时起封水保护作用。
轴向密封是自平衡式静压端面密封，其工作原理为：轴向密封由安装在主轴护盖上的抗磨环和滑动环组成密封的工作主体，滑动环上安装有密封环，通过控制密封环与抗磨环的间隙来控制密封的泄漏量。轴向密封前密封腔内压力经过径向密封减压且压力稳定，在弹簧压力及技术供水压力合适的前提下，使密封环与抗磨环组成的密封副间形成0.07-0.09mm的水膜达到密封流道压力水的目的。技术供水在起支撑作用的同时，还兼顾润滑和冷却作用。理想状态下，密封的技术供水水压略高于密封前腔的水压，密封泄漏的只有技术供水，机组泄漏水完全密封在端面密封前密封腔内。此密封结构并非接触式密封，需与水压式端面密封区分开来，两者的工作原理完全不同，自平衡式静压端面密封的密封环与抗磨环不允许发生接触现象，旋转摩擦会减小密封环寿命甚至烧毁密封环。
2 出现的主要问题
水电站前期投产后，一直存在机组运行时，支持盖锥体内积水过快，支持盖排水泵频繁启动的情况。
3 检查及检修意见
支持盖为顶盖所有泄漏水的聚集处，其中可能包括主轴密封漏水，主轴密封润滑水，顶盖的导叶套筒漏水，顶盖和支持盖组合面渗漏水等。在检查主轴密封问题时，应排除其余各处无或者极少漏水。
3.1机组临时停机，活动导叶处于全关位置，检修空气围带充气，检查主轴密封处漏水情况，并做时间和漏水情况记录。
3.2停机在通入主轴密封技术供水的情况下，至少将4块百分表均布架在滑动环上。测量滑动环抬起高度（如果认为抗磨环水平度良好，各压紧弹簧紧度合适，那么此测量数值即密封环与抗磨环间隙），记录间隙并调整。要求通入技术供水后浮动环能够上台并抬起高度≦0.10mm保持技术供水压力不变，调节压紧弹簧松紧度，压紧度越紧，间隙越小。如果间隙不均匀，可以个别调整压紧弹簧紧度。理想状态下，保证了密封间隙的同时，弹簧压紧度适中，各弹簧压紧度均匀。压紧度不易调整过紧，否则密封间隙不便调整。调整合适后，开机空转，检查密封工作情况。
3.3如调整后漏水量没有大的改善时，拆除主轴密封各压紧弹簧，检查滑动环的同轴度及上下滑动情况，保证滑动环无卡阻，可上下滑动。检查滑动环与盖板间隙是否均匀，浮动环在不装密封条的情况下径向是否可以自由移动如有卡阻现象，检查卡阻的原因并排除，滑动环卡阻可以导致技术供水建立压力后无法将滑动环和密封环抬起，形成密封环与抗磨环摩擦。
3.4主轴密封轴向密封运行正常情况下，漏水量依然无过多改善，拆除主轴密封，检查轴向密封的抗磨环水平度，水平度应符合相对值小于0.02mm/m，绝对值小于0.04mm。主轴护盖水平度也影响抗磨环的水平度，调整各水平度符合要求。检查所有密封表面如分半面，保证各组合面和把合面密封良好。在密封副平面间涂红丹粉，检查密封副是否接触良好，在调整抗磨环平度达到要求的前提下，检查把合在滑动环上的密封环的平度，检查密封技术供水各支管路里节流片的安装情况，节流片可以精确调整和控制密封技术供水流量，根据漏水情况，可以适当减小密封润滑水流量，在密封技术供水总管上可以考虑增加节流片，具体内径尺寸可以根据现场漏水量调试，并取消支管处的节流片。检查径向密封间隙并记录，原盘根密封设计单边间隙为0.5—0.8475mm，按目前情况，可以将该间隙调整在偏下差范围内（即接近0.5mm区间）。
3.5序4完成后，进行第2步骤，调整后记录主轴密封工作及泄漏情况。
4 结语
根据上述的检查检修处理建议，电站进行了主轴密封检修，找到主轴密封漏水量大的主要原因为轴向密封的抗磨环水平度不达要求，且主轴密封各压紧弹簧受力不均匀。通过按照上述建议进行合理的调整安装，该电站主轴密封漏水问题彻底解决。
自平衡式静压端面密封是一种十分成熟的密封结构形式，其密封效果良好且便于维护检修及密封件的更换，但是其安装对于抗磨环的水平度及支撑环的同心度要求较高，尤其是抗磨环的水平度好及各压紧弹簧的受力均匀，是该密封结构能否真正起到作用的关键，希望本文能为水电站自平衡式静压端面主轴密封的安装及运行维护提供有用的借鉴。
关键词：水轮机主轴密封；滑动环；抗磨环；密封环；安装；检查
0 引言
水轮机主轴密封是水轮发电机组安全稳定运行不可缺少的重要部件，其按照工作需求可分为工作密封和检修密封。工作密封即水轮机运行时使用的防止水轮机漏水的设备，检修密封是机组临时检修时防止水轮机漏水的设备，本文主要介绍对国外某电站水轮机运行时主轴密封漏水量大的问题的检修建议，以利于类似电站进行机组运行隐患的排除。
1 主轴密封的结构
该电站为轴流转桨式机组，其工作密封采用径向、轴向组合密封结构，检修密封为空气围带式。
径向密封是两道聚四氟乙烯浸渍纤维填料盘根密封，位于轴向密封前，由支撑环、盘根、压板、定位销等组成。主要作用是减小轴向密封前水压及压力波动、阻止泥沙杂物进入轴向密封面、当轴向密封失效时起封水保护作用。
轴向密封是自平衡式静压端面密封，其工作原理为：轴向密封由安装在主轴护盖上的抗磨环和滑动环组成密封的工作主体，滑动环上安装有密封环，通过控制密封环与抗磨环的间隙来控制密封的泄漏量。轴向密封前密封腔内压力经过径向密封减压且压力稳定，在弹簧压力及技术供水压力合适的前提下，使密封环与抗磨环组成的密封副间形成0.07-0.09mm的水膜达到密封流道压力水的目的。技术供水在起支撑作用的同时，还兼顾润滑和冷却作用。理想状态下，密封的技术供水水压略高于密封前腔的水压，密封泄漏的只有技术供水，机组泄漏水完全密封在端面密封前密封腔内。此密封结构并非接触式密封，需与水压式端面密封区分开来，两者的工作原理完全不同，自平衡式静压端面密封的密封环与抗磨环不允许发生接触现象，旋转摩擦会减小密封环寿命甚至烧毁密封环。
2 出现的主要问题
水电站前期投产后，一直存在机组运行时，支持盖锥体内积水过快，支持盖排水泵频繁启动的情况。
3 检查及检修意见
支持盖为顶盖所有泄漏水的聚集处，其中可能包括主轴密封漏水，主轴密封润滑水，顶盖的导叶套筒漏水，顶盖和支持盖组合面渗漏水等。在检查主轴密封问题时，应排除其余各处无或者极少漏水。
3.1机组临时停机，活动导叶处于全关位置，检修空气围带充气，检查主轴密封处漏水情况，并做时间和漏水情况记录。
3.2停机在通入主轴密封技术供水的情况下，至少将4块百分表均布架在滑动环上。测量滑动环抬起高度（如果认为抗磨环水平度良好，各压紧弹簧紧度合适，那么此测量数值即密封环与抗磨环间隙），记录间隙并调整。要求通入技术供水后浮动环能够上台并抬起高度≦0.10mm保持技术供水压力不变，调节压紧弹簧松紧度，压紧度越紧，间隙越小。如果间隙不均匀，可以个别调整压紧弹簧紧度。理想状态下，保证了密封间隙的同时，弹簧压紧度适中，各弹簧压紧度均匀。压紧度不易调整过紧，否则密封间隙不便调整。调整合适后，开机空转，检查密封工作情况。
3.3如调整后漏水量没有大的改善时，拆除主轴密封各压紧弹簧，检查滑动环的同轴度及上下滑动情况，保证滑动环无卡阻，可上下滑动。检查滑动环与盖板间隙是否均匀，浮动环在不装密封条的情况下径向是否可以自由移动如有卡阻现象，检查卡阻的原因并排除，滑动环卡阻可以导致技术供水建立压力后无法将滑动环和密封环抬起，形成密封环与抗磨环摩擦。
3.4主轴密封轴向密封运行正常情况下，漏水量依然无过多改善，拆除主轴密封，检查轴向密封的抗磨环水平度，水平度应符合相对值小于0.02mm/m，绝对值小于0.04mm。主轴护盖水平度也影响抗磨环的水平度，调整各水平度符合要求。检查所有密封表面如分半面，保证各组合面和把合面密封良好。在密封副平面间涂红丹粉，检查密封副是否接触良好，在调整抗磨环平度达到要求的前提下，检查把合在滑动环上的密封环的平度，检查密封技术供水各支管路里节流片的安装情况，节流片可以精确调整和控制密封技术供水流量，根据漏水情况，可以适当减小密封润滑水流量，在密封技术供水总管上可以考虑增加节流片，具体内径尺寸可以根据现场漏水量调试，并取消支管处的节流片。检查径向密封间隙并记录，原盘根密封设计单边间隙为0.5—0.8475mm，按目前情况，可以将该间隙调整在偏下差范围内（即接近0.5mm区间）。
3.5序4完成后，进行第2步骤，调整后记录主轴密封工作及泄漏情况。
4 结语
根据上述的检查检修处理建议，电站进行了主轴密封检修，找到主轴密封漏水量大的主要原因为轴向密封的抗磨环水平度不达要求，且主轴密封各压紧弹簧受力不均匀。通过按照上述建议进行合理的调整安装，该电站主轴密封漏水问题彻底解决。
自平衡式静压端面密封是一种十分成熟的密封结构形式，其密封效果良好且便于维护检修及密封件的更换，但是其安装对于抗磨环的水平度及支撑环的同心度要求较高，尤其是抗磨环的水平度好及各压紧弹簧的受力均匀，是该密封结构能否真正起到作用的关键，希望本文能为水电站自平衡式静压端面主轴密封的安装及运行维护提供有用的借鉴。