摘要本文介紹萬家寨水電站5#水輪機主軸密封嚴重漏水事故，分析引起水輪機主軸密封漏水的各種原因，並就其原因提出了相應的改進和修復措施。
關鍵詞主軸密封防轉裝置漏水原因分析處理
水輪機主軸密封是保證機組和電廠安全生產的重要裝置，其作用是防止頂蓋與轉輪之間的壓力水從主軸與頂蓋之間的縫隙冒出，包括工作密封和檢修密封。工作密封漏水直接影響水輪機的安全執行，破壞水導軸承的正常工作，如果漏水量過大，頂蓋水位過高，會導致機組被迫停機，甚至水淹水導軸承的嚴重事故。
萬家寨水電站裝機6x180mw，水輪機為立軸混流式結構，1#~4#水輪機由天津阿爾斯通公司製造，5#、6#由上海希科公司製造。5#、6#水輪機型號為：hls217—lj—585，額定水頭68m，額定流量：
293.91m3/s，轉輪直徑：5848mm。
其中主軸密封結構為靜水壓式機械端麵工作密封和空氣圍帶式檢修密封，此結構由支撐環、空氣圍帶、滑環、密封條、密封環、防轉裝置等部件組成（見圖1）。
1．主軸密封漏水事故簡介
2023年9月29日，萬家寨水電站5#機主軸密封嚴重漏水，兩台頂蓋排水幫浦投入執行抽水，頂蓋水位仍達600mm以上（設計正常執行水位30mm）。檢修人員進一步檢查，發現漏水部位為主軸密封集水環處和支撐環與壓環組合縫處，集水環處漏水量大、壓力低；支撐環與壓環組合縫處外噴水，漏水量小、壓力高。機組被迫停機，試投檢修密封空氣圍帶，圍帶漏氣，必須落機組進水門和尾水門，機組轉檢修態。
2．機組停機後分解主軸密封發現以下問題
（1）主軸密封支撐環在+x、+y象限內有6顆固定螺栓斷裂，φ5橡膠密封條外露。
（2）主軸密封密封條工作部分已全部磨損，並有劃痕。
（3）兩個防轉裝置的固定銷斷裂，錐銷b12×60未斷，但有上移現象。
（4）密封環內部潤滑供水軟管全部拉斷，潤滑供水鋼管磨損報廢。
（5）主軸密封磨損指示器在根部斷裂。
（6）28個主軸密封減震補償彈簧3.6×38×170脫位，部分斷裂。
（7）檢修空氣圍帶被減震補償彈簧扎破，且被轉輪磨損。
（8）密封滑環有輕微磨損和劃痕。
3．原因分析
根據以上檢查情況，綜合生產廠家意見，造成上述破壞情況主要歸結為以下幾方面：
（1）主軸密封潤滑供水管水壓低，引起主軸密封條、滑環磨損嚴重，導致主軸密封失效。設計要求主軸密封供水壓力為0.2~0.
3mpa，但為了保證主軸密封潤滑水質，去除水中顆粒雜質，廠家在供水管壓力表後增設旋流器，可保證水質的同時也降低了供水壓力，實測旋流器出口壓力值為0.1mpa，較設計值低，導致主軸密封潤滑水壓不足，密封條與密封滑環之間未形成水膜而產生幹摩擦，密封條磨損嚴重。
（2）防轉裝置固定銷剛度不夠，安全餘度偏小,它的損壞直接造成主軸密封內部各部件的嚴重損壞。在現場執行工況下，防轉裝置固定銷斷裂，造成主軸密封固定部分的密封環與支撐環之間產生相對移動，導致潤滑水管斷裂，減震補償彈簧脫位，磨損指示器斷裂。潤滑水管斷裂使密封條和滑環組成的摩擦副幹摩擦，引起摩擦副快速磨損；減震補償彈簧脫位後，主軸密封條失去原有的壓緊力，密封條也不能緊貼滑環而失去密封作用；在旋轉轉輪和壓力水作用下，脫位後的彈簧和損壞的管路對密封滑環和主軸密封內部其它部件產生惡性損壞。
（3）機組頂蓋垂直振動大，導致支撐環與壓環連線螺栓斷裂。由於支撐環固定螺栓無防震動措施，機組頂蓋垂直振動大，導致螺栓斷裂，密封條外露。
（4）空氣圍帶後側水壓作用導致空氣圍帶被磨損。在正常執行時，頂蓋壓力水通過空氣圍帶結合縫竄入圍帶後側，在此水壓作用下，空氣圍帶位移，導致空氣圍帶和轉動部件之間間隙減小，造成空氣圍帶被轉輪磨損。
4．處理措施
針對以上原因，我們採取了以下修復和改進措施：
（1）保證主軸密封潤滑水供水壓力。原主軸密封潤滑水採用雙路同時供水，壓力不穩定，將雙路同時供水改為一路供水，另一路備用；調節旋流器進口壓力，使其出口壓力保證在0.2~0.
3mpa。
（2）增加並改進防轉裝置，提高防轉裝置可靠性。將原來2個防轉裝置該成4個，沿圓周均勻分布；固定銷與支撐環的連線螺紋由m12該為m14；擋塊與支撐環間距由12mm調整為15mm；錐銷b12×60上部增加螺堵，防止錐銷上竄，見圖1所示。
（3）更換內部供水管路。將供水管路全部更換為不銹鋼管，增加供水管路的剛度、強度和耐腐蝕性。
（4）提高支撐環連線螺栓的防振能力。支撐環連線螺栓由m16×145該為m16×155，並加設彈簧墊片。
（5）消除空氣圍帶後側水壓。為減小檢修密封空氣圍帶後側水壓影響，防止空氣圍帶位移，造成空氣圍帶和轉輪間隙減小，在中間環上沿圓周等距鑽4個φ10排水孔以消除空氣圍帶後側水壓。
（6）更換主軸密封滑環，使用ocr16ni4mo不鏽鋼材料，增加滑環的抗磨損能力。更換空氣圍帶、主軸密封條、28個減震補償彈簧、磨損指示器和所有橡膠密封條。
5．結束語
萬家寨水電站5#機主軸密封漏水處理後，對6#機也進行了同樣的處理，改進後執行3年多來，5#、6#機組都未出現過主軸密封漏水事故。實踐證明，此修復方法和改進措施是成功的。筆者認為，同類機組主軸密封漏水的修復和改進可以此借鑑。
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