灯泡贯流式机组磨损补偿型主轴密封应用及研究

蒲洪坚，肖遥，丁晖庆，邓亚

（怀化沅江电力开发有限责任公司洪江水力发电厂，湖南 怀化 418000）

1 概述

洪江电厂主轴密封装置自机组投产后，便存在使用寿命短的问题，每台机组每年需进行1～2次主轴密封更换，且主轴密封损坏多发生在汛期水电大发期，极大地影响了电厂的发电效益，且抢修周期短，作业人员抢修压力大，人工成本投入大，一定程度上制约了电厂发电效益并导致作业人员高强度疲惫作业。

2 情况分析及处理

该成果通过压板对主轴L型工作密封提供更大、更均匀的预压力，使L型密封面紧紧贴着密封衬套，从而实现磨损自补偿。L型密封的密封边呈现楔形结构，尽可能地实现线性密封，减少了密封面的面积，从而实现减少摩擦发热，且密封面的减少降低了对润滑水的要求，并有利于汛期泥沙较多时减少泥沙在密封面的停留时间，从而实现延长主轴密封使用寿命的目的。

该成果通过优化主轴密封L型张角与密封压板之间的配合工艺，实现了两项关键技术革新：一是L型密封与耐磨衬套间预压力显著增大；二是密封面积的显著减少，同时减少了摩擦生热面积，且因预压力增大的因素，密封面积大小受水压影响显著减少。

该成果特点：

（1）实现主轴密封润滑水断流保护功能，主轴密封润滑水断流，主轴密封无任何烧损，主轴密封漏水量未见增大。

（2）密封性能良好，开机并网状态下，主轴密封平均漏水量＜4.5L/min，部分机组漏水量＜1L/min，远远优于哈电设计值≤50L/min。

（3）整条压板固定提供预压力，较弹簧补充结构而言，压板受温度及水力因素的影响更小，提供的预压力更稳定，从而实现磨损的均匀补偿。

（4）实现磨损补偿，密封衬套磨损8mm深度情况下，依然可做到密封良好，主轴密封装置的工作密封平均使用寿命达到6年，最长可达8年，实现了主轴密封装置的免维护。

主轴密封结构如图1所示，主要由主轴密封衬套（抱在大轴上），密封压板（金属材质）、楔形工作密封（聚氨酯材质）、密封底座（金属材质）组成，其中密封底座上带有螺纹孔，密封压板上带光孔，楔形工作密封根据密封压板及密封底座上的孔现场配钻光孔，在螺栓的作用下，楔形工作密封被牢牢固定于密封压板及密封底座之间。

图1 主轴密封结构

如图2所示，在密封压板紧固螺栓的作用下，压板产生向下的压力F1，在压板向下压力F1作用下，密封底座产生反向作用力F2及F3，在恒定压力F3的作用下，工作密封张角打开，从而使得楔形密封面紧紧贴着密封衬套，从而实现优良的密封性。并且楔形密封与衬套接触的密封面积小，即密封的实际面积小，这就实现了密封润滑水断流的情况，工作密封因实际发热量极小，密封磨损下，不会因为密封润滑水断流而出现密封烧损事件。并且因为最大限度地减少摩擦热量的产生，进而减缓了工作密封的磨损，并且密封磨损后，在将要与衬套产生间隙时，在力F3作用下，工作密封又一次紧紧贴住工作密封，实现了密封的自补偿，进而实现了主轴密封的楔形工作密封，平均使用寿命长达6年，最长使用寿命可达8年，完全可实现机组一个大修周期内无须进行主轴密封的检修工作，主轴密封在一个大修周期内持续稳定安全运行，极大地提升了电厂的发电效益，同时，减轻了机组检修的人力成本，并且对现在推行的设备状态检修具有十分积极的效益。

图2 主轴密封工作原理

3 实施效果

3.1 经济效益

该成果实施后，立式机组可避免主轴密封漏水量大，顶盖水位高引起的机组非计划停运，卧式机组可避免水导轴承油混水、及漏水严重导致水淹厂房风险。同时因使用寿命长达6年，基本实现主轴密封装置的免维护。

该成果的经济效益：以洪江电厂为例，抢修主轴密封工作时长最短为24h，6台单机4.5万kW的机组，每年因主轴密封抢修减少发电量为6×4.5×24=648万kW·h，项目实施后，每年可增加发电效益648万元×0.35元/kW·h=226.8万元。

3.2 社会效益

电厂投入磨损补偿型主轴密封装置后，减少了主轴密封装置维护的人工投入，提高了设备安全可靠性能，使发电效益、设备健康水平有较大提升，起到良好效果。可在五凌公司内部兄弟电厂、行业内推广应用。