水电厂水轮机导叶端面密封改造

李 璞

(天生桥一级水电开发有限责任公司水力发电厂，贵州 兴义 562400)

天生桥一级电厂为引水式电厂，装机容量为4×300 MW，设计水头111.00 m。水轮机型式为混流式，型号为HL630-LJ-577.5。发电机为半伞式，型号为SF300-44/12440，额定转速为136.4 r/min，额定电压为18 kV，额定电流为10 997 A，额定功率因数为0.875(滞后)，发电机励磁方式为可控硅自并激，额定励磁电压为373 V，额定励磁电流为1 963.6 A，电气主接线采用发电机—变压器—线路单元接线方式，经4回220 kV出线送至马窝换流站。

机组自1998年12月投入运行以来，由于设计制造原因，一直存在导叶端面密封损坏，刮、磨伤顶盖及底环抗磨板等问题，导致导叶漏水大，机组停机困难，影响机组正常开停机。

为此，天生桥一级电厂利用2007年底3号机组大修机会对水轮机导叶端面密封结构进行技术改造。机组运行1年后，利用小修期间对3号机组水轮机技改效果进行检查，结果显示其密封坚固耐磨，并且能够有效防止顶盖、底环抗磨板和导叶端面的的磨伤、损伤，改造取得圆满成功。之后，相继对其余的1，2，4号机组水轮机导叶端面密封进行了改造。

1 导叶端面密封损坏原因分析

电厂水轮机导叶端面使用聚四氟乙烯塑料密封，在导叶关闭时利用塑料的压缩弹性达到密封的目的。由于在导叶开关时，导叶端面会刮伤密封，刮伤的密封卡在导叶端面间隙内，在导叶开关的转动过程中进一步刮伤导叶上下端面、顶盖以及底环的抗磨板，并且在刮伤的同时还会扯带起密封压板，进一步导致密封压板翘起，压板螺栓脱落等损坏，最终导致导叶漏水大，影响机组正常开停机，具体损坏情况如图1所示。

2 导叶端面密封损坏产生的后果

导叶端面密封损坏，导致端面间隙增大；有的导叶端面密封几乎全部损坏，起不到密封效果，最终导致导叶漏水量大，机组停机困难，影响机组正常开停机。

3 改造方案

为了消除导叶端面密封损坏缺陷，决定将导叶端面密封改为下部带弹性垫的金属密封，该种密封的结构如图2所示。该导叶端面密封包括黄铜带密封、中硬橡胶弹性块、内外圈不锈钢压板及把合用不锈钢螺栓。中硬橡胶弹性块设置在黄铜带密封下部，使黄铜带密封具有一定的弹性。密封规格的设计按照原顶盖和底环上已有的密封槽进行，不改动原顶盖和底环的抗磨板。在工地把合内外圈压板时，螺纹部分涂螺纹锁固胶来防止螺栓松动脱落，并且在把合后螺栓处的沉孔用环氧树脂填平。

3.1 改造方案的实施

(1) 联系设计制造厂按原设计导叶上下端面密封布置图尺寸进行改造设计，重点是底环、顶盖上导叶端面密封槽的深度和导叶上下端面设计间隙，以确定需更换的金属密封应高出底环、顶盖抗磨板的高度，并根据设计进行设备粗加工。

(2) 待机组停机大修时，将顶盖、底环密封槽实测尺寸、把合密封压板实测尺寸交给制造单位，再进行设备的精加工，精加工完成后将设备运到现场待装。

(3) 密封压板把合螺栓仍选用M10螺栓，为考虑安装裕量，将密封压板孔径增大为12 mm。

(4) 将顶盖吊至检修安装场并翻身，拆出旧密封，打磨修复磨损的顶盖抗磨板，更换为金属密封。

(5) 在机坑打磨修复磨损的底环抗磨板，更换新的金属密封，密封后效果如图3所示。

3.2 改造效果

改造后的导叶端面密封经过1年运行后，在机组小修时进行检查，密封坚固耐磨，能有效防止顶盖、底环抗磨板和导叶端面的的磨伤、损伤，并且能保证导叶转动灵活，有效防止漏水。