立式水轮机主轴密封漏水故障分析及处理方法

本文主要简述了立式水轮机主轴密封的结构以及工作原理；阐述了主轴密封漏水的主要因素，加以分析；根据改造原主轴密封的供水管路，从而提高了密封水的压力等这些问题，真正解决了立式水轮机主轴密封漏水的现象，使改造后的水轮机可以正常运行。

　　关键词：主轴密封；漏水；处理方法
转动轴和固定部件封水的结合安装是立式水轮机主轴密封的关键主体，在水头较高的混流式水轮机里，主轴密封基本是和机组转轮的另外阻止漏水的其他零件组合。通过对立式水轮机主轴密封漏水故障真正解决之后，这样才可以正常工作其水轮机的一个非常重要的保障装备。主轴密封的主要功能就是止漏的功效，从而可以确保漏水不多的条件下，可以正常运转一个检验工期。
目前，在我国高水头混流式轮机大多数都是利用平面交锋式的主轴密封，经过长时间不停运作；漏水问题就会持续出现，使其导轴承被水浸没，干扰了机组的正常工作，影响了正常工作；本文分析了主轴密封漏水的真正原因，拟定出可靠的处理对策，经过改良的主轴密封，经过一段时间的工作，运作正常，其漏水量也在预想范围之内。
1　立式水轮机主轴密封的工作原理
在水轮机运作的时候，密封块下控是根据250kPa～300kPa的压力较干净的水，然后使密封块通过抵制自身的重量上可以漂浮起来，让此牢固在主轴上的盘旋环的最上面，主轴滚动是带领抗磨环结合滚动。其密封块是装置在活塞密封座里，在密封上设置了4根直径为12mm的定位销，从而阻碍密封块只可以上下行动，不可以做环绕运动和沿半径的方向疏通。密封块的上下都放置了4个直径为6mm的畅流洞。如图1所示。

　　在密封块下控没有压力的时候，密封块仅能根据自己本身降落到下面，在活塞下控流入压力水的时候，密封块因为压力的影响下上涨到最上面，从而在顶盖和主轴之中制止漏水的情况。在一般情况下，密封块运作的时候；水流又直接流至到密封块上面。在密封块和转动触碰的时候，就会出现少量水流流出，经过最上层的排管流入集水井。在这工作的时候，流水变的量大可以制止密封块工作的时候过度磨损而损坏，主轴密封主要是起到封闭的作用，密封圈是根据外部重压水与本身分量的条件下，贴紧与旋转抗磨环上面，阻止了水轮机和顶盖上的流水情况，从而水不会流到顶盖上面，最终闭水的功效。
2　主轴密封的构造
立式水轮机组的主轴密封的作用主要是给水压平衡式机械密封的，利用了水光滑与冷藏，水主要是取自于机组技能提供水的一个系统。这种机械密封是依据密封块、转动抗磨环、操作环限位导向杆等组合配置，主轴密封转化抗磨环可以直接加工在联轴螺栓维护盖上牢固的限制，主要是根据两段半圆形构成组合的，安装在密封的水槽内，是“不锈钢骨架和聚四氟乙烯摩擦副”成为坚硬不易变形的性质，图2是断面水压式密封构造。

　　3　主轴密封漏水的原故解析
1）原故解析。一般情况下，水轮机的运作密封是不是很好主要在于密封块和转动抗磨片的结合有没有间隙，从问题出现的角度考虑，漏水量形成特别大，一定和密封环和转动抗磨环的结合点不是很严密有关系，正常漏水原因和以下条件有关。（1）此技术供水管道的管子半径正常都特别小；从而在密封块下控的压力水流随之变化更小，正常少于畅流孔的漏水的水量，这样就没有压力，在没压力的时候密封块被顶起来的可能性很小。密封块和转环两者不是很紧密，持续漏水。（2）一般在装置的时候，正常都是可以确保密封环和转动抗磨环的之间的交锋，但是有时候密封环被堵塞着，还有阻碍一般超越密封环自己的重量和外界水的压力，使得密封的交锋面的位置没有成为水膜，从而密封没有效果。（3）在转动换上每一个速率方位都是在绕圈运动的和圆相切的直线角度，但是这物体接触和移动的方位是相反的，密封块在运作中的受力和重力、水压力、摩擦力有关，这样不停工作，因为定位销的束缚，常常会出现密封块的定位销孔和定位销合体，从而使得密封块所损坏。
2）主轴密封受力的有关丈量算法和解析。（1）受力分析。①重力：主轴密封自重产生的压强是p=（22.18kg×9.8m/s²）÷686.88cm²÷10=3.2kPa。②摩擦力：橡胶对不锈钢最大的干摩擦因数是1.50～0.75，主轴密封主要是因为水摩擦，其因数是0.20～0.25。③将对主轴密封产生的压力进行稳定，下方轴密封另外施加4.7kPa的压力，一般机组主轴密封升起的水压至少为9.5kPa。在上述结构中主轴密封所需水压为20kPa大概是正确条件下的2倍左右，这样可以足够压力所需，使得机组密封不能顶起来，根本不是供水压力不够的原因导致。（2）主轴密封的水量计算算法。漏水面积：4个定位销孔漏水面积为3.52cm²；4个排水孔面积为1.13cm²；测量主轴密封距离两边的空隙约为1mm，而橡胶密封两侧漏水面积大约为27.85cm²。主轴密封供水面积：直径为15mm的镀锌管的压力管道，其过水断面积为1.77cm²。从以上的计算可得出：机组主轴密封的供水管横截面积为1.77cm²，而漏水的面积却超过了32.50cm²，导致供水量不能将主轴密封顶起并与转动密封环衔接。实际的水压小于供水管除压力表显示的100kPa，实际压力为5.5kPa。由于压力不足正常运行所需的9.5kPa，所以主轴密封无法正常操作，导致不能实现密封。
4　处理方法
综上所述可知，想解决主轴密封漏水的问题需要综合考虑水量、压力这两方面的因素，要从根本上解决问题。1）将主轴密封处6mm的小胶条进行替换，尝试厚度6.1mm或6.2mm做替代，以主轴密封装置可用自重来进行上下运行为选择标准。2）对于主轴密封座处密封条直径偏大或偏小以及老化问题，应该及时进行工艺改良。3）对原主轴供水的管道进行改造，将供水环管供水所用连接的单根DN15管路，更改为供水环管直接可以供水，由DN25供水管连接。4）提高主轴密封水压至300kPa，使用供水发来调节水量、水压，从而控制主轴密封处与顶盖之间的摩擦力以及顶盖所承受的压应力，来避免摩擦过于强烈，应当以密封出减少漏水为调节标准。5）将主轴密封件摩擦导致的变形材料进行及时的处理，可以最大程度保证摩擦面的整齐。6）可将一些6mm密封面润滑水的引入孔封堵，选择专用硅胶进行封堵，这样就可以产生压力。来维持足够的供水压力。7）依照图纸的设计规定，分析之后可以对主轴密封件处的2个半圆端进行密封胶合。8）在以往的主轴密封管道处另加一个700kPa压缩空气管路，来使得主轴不运作的时候密封块升起，使得主轴不与转动抗磨环贴合过于紧凑。可以确定技术供水出现问题时顶盖水位不能快速上升，不发生水淹导轴承的现象。
5　结论
因为主轴密封是水轮机的主要核心，但是经常出现繁琐的问题，同时也阻止机组正常工作，会导致很多问题，通过对立式水轮机主轴密封漏水故障真正解决之后，这样才可以正常工作。
参考文献
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[2]翟建平，廖焕华.水轮机主轴密封漏水的故障分析及处理[J].润滑与密封，2011（12）：104-106.