电站主轴密封空气围带烧毁原因及解决方案

2019-01-25

防爆电机 2019年1期

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040)

0 引言

主轴密封分为两种情况，一种是机组正常运行中，水导轴承下部防止机组顶盖与主轴间漏水的工作密封。另一种是高尾水位下停机检修轴承时将主轴四周的间隙封死，防止尾水向机坑内泄露的检修密封。巴基斯坦某电站的主轴密封采用无接触间隙式密封。其密封结构由密封箱、主轴护套、抗磨环组成；间隙密封的密封箱及主轴护套抗磨环均采用不锈钢制造；检修密封采用三角形围带式充气密封。但电站主轴密封空气围带发生了烧毁现象，根据此情况，我公司组织技术人员对其进行了检查与分析，找出了故障原因，并提出了解决方案。

1 设备结构及参数

巴基斯坦某电站的主轴密封采用的是无接触间隙式密封，操作压缩空气压力为 0.7MPa。当水轮机运行时，该密封与主轴间应有一定的间隙，使密封免受磨损；而机组停机后，充入压缩空气，使之与主轴护套抗磨环紧密接触。三角形围带与传统空气围带结构不同，是实心结构，三角形围带内部是直径φ7mm的盘根槽，主轴密封结构如图1所示；空气围带如图2所示。

型号：HLA351d-LJ-420；额定水头：370m；最大水头：420m；最大水头：350m；额定流量：70.81m3/s；额定出力：243MW；额定转速：300r/min；飞逸转速：495r/min。

图1 主轴密封结构图

图2 空气围带图

2 故障原因及分析

2.1 现场情况

电站首台机首次手动开机冲转。转速升至80%时，水车室有浓密白烟并伴有弥漫刺鼻的橡胶味，顶盖振动急剧增大，紧急停机。停机后判断应是主轴密封空气围带受损。进行详细检查后，得知主轴密封安装时，未安装φ8耐油橡皮条。三角形密封带与主轴之间的间隙局部只有0.5mm。

拆除密封箱时，发现主轴上的抗磨环的下部(密封箱最下面梳齿处)磨损严重，局部凹槽达2mm。检修密封盖(与抗磨环接触处)时发现有磨损现象，密封盖上密封条烧融。抗磨环下部合缝处变形张开，35道塞尺可以塞入。上部合缝处没有间隙。抗磨环上部与主轴无间隙。三角形密封带已全部烧毁焦化。

2.2 故障原因

经过现场拆机进行检查，判定原因有以下4个方面，启机振动曲线如图3所示，主轴密封拆装如图4所示。

(1)三角形密封带与主轴之间的间隙局部只有0.5mm，接近设计极限。

(2)三角形密封带内部φ8耐油橡皮条未安装，装配刚度和回弹性不够。φ8耐油橡皮条还有增大围带和主轴抗磨环间隙的作用。在充气实验结束，气压撤出后，密封回弹量小，甚至可能未回弹，导致充气试验后检修密封与抗磨环处的间隙可能会小于安装时的间隙值，甚至可能局部与主轴未能脱离。

(3)机组运行时，抗磨环与空气围带摩擦产生热量，使密封带和抗磨环膨胀，两者接触面积更大，产生更多热量。

(4)温度达到一定程度后，环氧树脂烧熔脱落，混在旋转间隙间，导致密封箱和抗磨环损毁。

图3 启机时振动曲线

图4 主轴密封拆除

2.3 解决方案

(1)主轴抗磨环拆下修复，外表面打磨光滑，特别是与三角形密封带接触区域。抗磨环把合螺栓填充孔，用环氧树脂填满。环氧树脂固化后表面打磨平顺，不允许有高点。

(2)更换三角形密封带，内部安装φ8密封条。按安装顺序，依此测量4种情况下检修密封于抗磨环之间的间隙值： ①初次装入三角形密封带，密封压盖安装前； ②密封压盖装配完毕(螺栓预紧)； ③压缩空气系统投入后； ④压缩空气系统完全撤出。

(3)保证最后的三角形密封带与抗磨环之间的间隙单边在1～1.5mm。如果小于这个值，应对密封带内径进行打磨。注意打磨表面光滑，过渡区域光滑过渡。

(4)压缩空气投入时，打开尾水闸门，观察主轴密封是否漏水。再将压缩空气撤出(此时尾水闸门仍处于开启位置)，由于需要根据密封漏水的实际情况确定检修密封是否必须保留，因此建议气压不要一次完全撤出，应缓慢或分段撤出，气压撤出过程中密切关注密封漏水情况，若此实验过程中漏水量突然增大，需立即将检修密封投入，以免造成水淹轴承的事故。