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抽蓄径向与轴向主轴密封选择分析

发布时间:2019-07-11
  水泵水轮机主轴密封是保障抽水蓄能机组连续安全运转的关键部件之一,应有良好的封水性和封气性。发电和抽水工况时,主轴密封用以减少或防止流道水从主轴与顶盖之间间隙泄漏到机坑内,防止水淹水导的事故发生;水泵压水启动和调相运行时,主轴密封用以防止密封腔内的压缩空气直接从主轴与顶盖之间间隙泄漏到机坑内,保证工况之间的正常转换。主轴密封的好坏直接关系到机组的运行安全、检修周期及电站经济效益。
  1.主轴密封的作用
  2.A厂主轴密封特点
  3.B厂主轴密封特点
  4.H厂主轴密封特点
  5.Q厂主轴密封特点
  其工作原理是:机组运行时,三道密封环在弹簧力作用下与主轴抗磨环之间保持一定的径向压力,密封润滑清洁水在三道密封环与主轴抗磨环之间形成一层均匀的水膜,保持“非接触式”密封,有效地阻止流道被密封水压腔的压力水或压缩空气流入顶盖中,达到良好的封水、封气效果。
  2.主轴密封优缺点分析
  Q电站形式的主轴密封投入运行后需特别注意以下几点:
  (1)润滑水质:机组运行时主轴密封润滑水必须投入,防止密封环与抗磨环产生干磨而导致密封环、抗磨环严重磨损;润滑水过滤精度不小于100μm,避免水中混入大的泥沙颗粒而延长密封环使用寿命。
  (2)润滑水压:润滑水压力必须大于被密封腔压力,防止流道中不清洁水进入密封间隙而导致密封环、抗磨环快速磨损。
  (3)水膜厚度:水膜厚度不应小于0.04mm,避免密封环与抗磨环直接接触而磨损;同时密封清洁水压不宜过大,以避免顶盖漏水量偏大。
  日本最开始做抽蓄始于20世纪70年代左右,那时候还没研发出塞斯德尔这种高分子材料。由于抽蓄机工况多,运行环境相对于常规机更加多变,所以对于主轴密封的自适应性,可靠性要求更高。所以日本从70年代开始就要选用一种可靠结构的主轴密封。东芝四、五十多年来设计了很多抽蓄电站,定速、变速都设计过不少,这么多年东芝也在抽蓄电站上采用过多种其余结构的主轴密封,甚至东芝还专门开发了各水头段的主轴密封模型试验装置,没记错的话神流川还是葛野川设计阶段对于主轴密封还在试验装置上进行了2.3年左右的运行试验,经过几十年来抽蓄电站实践证明,三层水压式径向密封相比较轴向密封,对于密封供水和被密封水压的变化更不敏感,对于抽蓄电站复杂工况适应性更好,只要设计合理,不会发生烧毁事故,平时也不用进行维护。关于径向密封漏水量更大的问题,只要弹簧和密封块设计得当,可以通过减小间隙来减小漏水,同时设置排水箱直接排掉,不用担心漏到顶盖上。关于主轴密封不锈钢保护套磨损问题,只要摩擦副选择正确,同时设计时水膜厚度选择得当,不会像盘根密封一样有太大的磨损,撑到机组大修肯定没问题的。由于东芝的三层径向水压式主轴密封运行可靠性很高,对运维人员要求低,即使失效也不会突然漏水量增大,对于各个水头段都能适用,所以一般没有特殊要求,考虑到电站运行安全稳定性,东芝都会推荐采用径向主轴密封。
  主轴密封更多的应该考虑线速度指标和水压力的变化,目前YJ项目主轴密封线速度在36m左右,被密封水压力计算下来应该在2.3MPa左右,按塞斯德尔目前的设计,如果供水压力选用合适,应该可以做的安全。至于径向密封,日本研究应用这么多年,一定有优势。
  相对于轴向,径向占用空间比轴向小,密封箱什么都可以用铸件,更换的话就是密封块放进去,弹簧箍上就行,反倒是轴向,肯定不能保证不用调整弹簧压缩量,如果刚开始运行磨得快,或者漏水大,肯定要用调整块或者螺栓调整压缩量,后续换新的密封块又要重新调整一次。只是径向漏水量略大,但可接受。
  主轴密封关键在于可靠,因为太多电站由于主轴密封问题引起非事故停机,因此采用厂家熟悉,可靠,有成功运行经验的比什么都重要。
(来源:抽蓄技术交流)
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