水轮机主轴密封漏水的处理

黄丰水电站水轮机主轴密封漏水原因及处理方法摘要：结合黄丰水电站灯泡贯流式水轮机主轴密封检修的实际经验，介绍灯泡贯流式水轮机主轴密封漏水的处理方法，并通过机组实践运行验证了处理效果，是对灯泡贯流式水轮机主轴密封安装技术深入探索。

关键词：灯泡贯流式水轮机、主轴密封、漏水、分析、处理1、概况灯泡贯流式水轮机主轴密封安装在水导轴承下游侧，主要承担着水轮机主轴在下游流道部分的密封及润滑任务。

主轴密封一般由工作密封和检修密封两部分组成，检修密封采用空气围带式密封，停机检修时，围带内通入压缩空气使围带扩胀，防止流道内的水进入灯泡体内。

灯泡贯流式水轮机主轴密封的工作密封常见的有两种：一、工作密封为GFO纤维编织盘根填料式密封。

二、工作密封采用平板密封，材料为耐磨胶板（进口件）。

2、黄丰水电站主轴密封结构特点黄丰水电站装机容量为5×45 MW。

水轮机由东芝水电（杭州）有限公司制造，型号为GZ(TB5004)-WP-598，机组为灯泡贯流式水轮发电机组。

水轮机额定转速为115.4r/min。

主轴密封采用平板+梳齿密封结构，可以在不需拆卸水轮机轴承的情况下，从灯泡体内可以调整或更换密封。

主轴密封平板材料为耐磨橡胶，梳齿部分材料为不锈钢。

主轴密封润滑方式为水润滑，主轴密封用水量为10L/min,水压为0.1～0.2MPa,水质为清洁的生活用水。

密封漏水靠其自重从灯泡体用管道中排出。

主轴检修密封采用空气围带式结构，检修密封的充气压力为0.5～0.7MPa。

3、主轴密封运行中出现的问题黄丰水电站机组运行中，4号机组出现了因主轴密封漏水量过大，水封盖排水管来不及把漏水排出，溢出的漏水沿着旋转的主轴水花四溅，造成大轴接地碳刷及水导处振摆探头和端子箱被水浸湿，水导下游侧扇形板内积水涌满，导致泡体水淹事故，严重影响机组运行及设备安全。

4、存在问题的原因分析4.1对运行中出现的问题分析，初步认为是平板密封磨损严重导致漏水量过大。

水轮机主轴密封漏水事故原因分析及处理措施渦轮是一种能量转换机，其功率来自水，由于我国地和河流的特性，河流中的泥沙更多，特别是在雨季，更多的泥沙将给传统的封口方法带来破坏。

本文以对汽轮机主轴漏水事故原因的分析和处理措施为基础。

标签：水轮机;主轴密封;漏水事故原因分析;处理措施引言在水电站的实际工作中，涡轮主轴密封处于非常重要的位置，是影响涡轮发电机运行状态的水力发电机的主要部件之一。

目前，大中型水电站必须集中监测水温发电机的运行情况，重要运行参数必须通过巡回检查，实现无定、少数、远程监测。

涡轮轮毂密封需要长期、安全、可靠的操作，轮毂密封的维护和更换周期保证了至少一个大修周期。

涡轮主轴密封不需要实施或调整自己的补偿调整。

传感器设备需要检测涡轮主轴密封的运行状态。

1水轮机组成及工作原理水轮发电机是指将水力发电机组变成电力的发电机。

当水流通过水轮机时，将水力转换为机械能，水轮机的转轴引导发电机的转子，将机械能转换为电能，然后输出。

水轮机是水电站生产电能的主要动力设备。

某水电站位于黄河北干流上段，安装有6台立式混流式水轮发电机组，单机容量为180MW，其中5号、6号机组的水轮机由上海希科生产（简称：希科），水轮机型号为HLS217—LJ—585，额定转速为100r/min，主要由引水部件（蜗壳），导水部件（导叶、顶盖、底环、导叶臂、连杆、控制环、接力器等），工作部件（转轮），泄水部件（尾水管）组成。

水轮机结构横剖面示意如图1所示。

为了解决旋转间隙漏水，在密封面之间加装耐磨密封条，并通过压缩的弹簧持续补偿密封条与滑环之间的磨损量，达到最佳的止水效果，即主轴密封的工作原理。

而润滑水主要起润滑的作用。

2水轮机主轴密封的意义和分类近年来，我国经济持续稳定发展，在发展的同时，对电力供应的需求也在不断提高，今天电力生产的主要渠道是通过水力发电厂，水力发电厂与目前人们的生活紧密相连。

在水电站，涡轮是重要的部分，涡轮没有主轴密封是不可缺少的重要部件。

灯泡贯流式水轮发电机组主轴密封漏水处理方法研究一、研究背景灯泡贯流式水轮发电机组是利用水能转换为电能的装置，其主要原理是利用水流的动能来带动水轮转动，再通过水轮转动带动发电机发电。

而在灯泡贯流式水轮发电机组中，主轴密封是一个重要的部件，它直接影响到水轮发电机组的工作效率和性能。

在实际运行过程中，主轴密封漏水的问题时常出现。

主轴密封漏水不仅会导致水轮发电机组的能耗增加，还会影响到设备的寿命和稳定性。

对于灯泡贯流式水轮发电机组主轴密封漏水处理方法的研究具有重要意义。

二、问题分析主轴密封漏水的原因主要有以下几点：1. 密封件老化：主轴密封件在长时间运行后，由于环境因素和摩擦等原因会出现老化，导致密封性能下降，从而发生漏水现象。

2. 设计不合理：在水轮发电机组的设计过程中，密封件的选材、结构等因素可能没有充分考虑到实际的工作环境和压力要求，从而导致密封性能不佳。

3. 使用环境问题：灯泡贯流式水轮发电机组通常安装在水上，水的压力和温度等因素都会对主轴密封造成影响，使其容易漏水。

解决主轴密封漏水问题需要从密封件的选材、结构设计和使用环境等方面进行全面考虑和研究。

三、研究方法1. 文献调研：通过对国内外相关领域的文献、专利和技术资料进行调研，了解主轴密封漏水问题的研究现状和解决方法。

2. 实地调查：对灯泡贯流式水轮发电机组进行实地调查，了解实际运行情况和主轴密封漏水的具体情况。

3. 理论分析：对主轴密封材料、结构设计、密封性能等方面进行理论分析，找出漏水问题的根源。

4. 实验研究：通过实验手段对主轴密封的性能进行测试和研究，验证理论分析的结果，并找到解决漏水问题的方法。

四、研究内容1. 密封材料的选用：研究不同类型的密封材料在水轮发电机组中的适用性和性能，找到适合的密封材料，提高主轴密封的密封性能。

2. 密封结构设计：通过对不同结构的主轴密封进行设计和仿真分析，找到更加合理的结构设计，提高密封的可靠性和密封性能。

万家寨水电站5#机主轴密封漏水原因分析与处理摘要本文介绍万家寨水电站5#水轮机主轴密封严重漏水事故，分析引起水轮机主轴密封漏水的各种原因，并就其原因提出了相应的改进和修复措施。

关键词主轴密封防转装置漏水原因分析处理水轮机主轴密封是保证机组和电厂安全生产的重要装置，其作用是防止顶盖与转轮之间的压力水从主轴与顶盖之间的缝隙冒出，包括工作密封和检修密封。

工作密封漏水直接影响水轮机的安全运行，破坏水导轴承的正常工作，如果漏水量过大，顶盖水位过高，会导致机组被迫停机，甚至水淹水导轴承的严重事故。

万家寨水电站装机6x180MW，水轮机为立轴混流式结构，1#~4#水轮机由天津阿尔斯通公司制造，5#、6#由上海希科公司制造。

5#、6#水轮机型号为：HLS217—LJ—585，额定水头68m，额定流量：293.91m3/s，转轮直径：5848mm。

其中主轴密封结构为静水压式机械端面工作密封和空气围带式检修密封，此结构由支撑环、空气围带、滑环、密封条、密封环、防转装置等部件组成（见图1）。

1．主轴密封漏水事故简介2001年9月29日，万家寨水电站5#机主轴密封严重漏水，两台顶盖排水泵投入运行抽水，顶盖水位仍达600mm以上（设计正常运行水位30mm）。

检修人员进一步检查，发现漏水部位为主轴密封集水环处和支撑环与压环组合缝处，集水环处漏水量大、压力低；支撑环与压环组合缝处外喷水，漏水量小、压力高。

机组被迫停机，试投检修密封空气围带，围带漏气，必须落机组进水门和尾水门，机组转检修态。

2．机组停机后分解主轴密封发现以下问题（1）主轴密封支撑环在+x、+y象限内有6颗固定螺栓断裂，φ5橡胶密封条外露。

（2）主轴密封密封条工作部分已全部磨损，并有划痕。

（3）两个防转装置的固定销断裂，锥销B12×60未断，但有上移现象。

（4）密封环内部润滑供水软管全部拉断，润滑供水钢管磨损报废。

（5）主轴密封磨损指示器在根部断裂。

（6）28个主轴密封减震补偿弹簧3.6×38×170脱位，部分断裂。

41第42卷 第6期2019年6月Vol.42 No.6Jun.2019水 电 站 机 电 技 术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station1 引言某水电厂1号水轮发电机组为立轴轴流转浆式机组，于2013年9月完成增容改造，改造后水轮机型号为ZZD642-LH-450，额定功率为43.34MW，额定水头为28.00m，额定转速为150r/min。

至2015年初，该机组共出现了3次因主轴漏水过大而被迫停机检修的问题，针对这一频繁出现的问题，电厂组织人员对此进行深入分析研究，找出了问题原因，对密封装置进行现场检修处理，彻底解决了密封装置漏水过大问题，提高了设备运行稳定性、可靠性。

2 主轴密封装置介绍主轴密封装置是水轮机的一道重要保护，当密封装置漏水严重时，将会导致水淹水导轴承，甚至是水淹厂房的严重事故，结构合理、工艺优良的密封装置是水轮发电机组安全、稳定运行的重要保障，某水电厂在2013年增容改造时，将原密封装置一并进行了更换。

2.1 运行密封装置某水电厂1号水轮机运行密封为可调水压式端面密封，详见图1所示。

密封活塞圈材质为丁晴橡胶，密封环采用0Gr18Ni9不锈钢板，密封水压在0.05~0.20MPa 之间调整，为排除密封漏水的积水，设有浮子信号装置，控制积水水位及排水泵的启动和停止[1]。

2.2 检修密封装置某水电厂1号水轮机检修密封装置为空气围带式结构，详见图1所示。

为防止检修运行密封和较长时间停机时尾水倒灌而设置，在机组停机后围带充0.5~0.7MPa 压缩空气来封水，在机组启动前撤除压缩空气，防止意外磨损检修密封的空气围带[1]。

图1　密封装置装配简图3 缺陷现象及原因分析3.1 缺陷现象（1）新密封装置投入运行不久，运行中发现顶盖水位异常升高，顶盖备用抽水泵启动仍然不能抽低水位。

电厂立即采取紧急措施抽低尾水后，拆卸密封装收稿日期： 2018-12-06作者简介： 文兴全（1983-），男，高级工程师，从事水电厂机电设备检维修、技改及技术管理工作。

灯泡贯流式水轮发电机组主轴密封漏水的处理措施发布时间：2021-07-12T06:01:25.991Z 来源：《新型城镇化》2021年7期作者：秦冬[导读] 基于此，有必要对灯泡贯流式水轮发电机组主轴密封漏水的处理措施展开分析。

四川嘉陵江苍溪航电开发有限公司四川广元 628400摘要：在灯泡贯流式机组中，由于其工作环境潮热、密封结构型式较复杂以及安装空间狭窄等原因，导致转环、浮动环、密封块、支撑弹簧等部件易受到损坏、卡涩，造成主轴密封性能变差，出现大量漏水的情况出现，影响机舱内设备安全运行。

基于此，有必要对灯泡贯流式水轮发电机组主轴密封漏水的处理措施展开分析。

关键词：灯泡贯流式；水轮发电机组；主轴密封漏水；处理措施主轴密封概况灯泡贯流式水轮发电机主轴密封的主要作用是阻断尾水进入水轮机机舱。

主轴密封性能的好坏会直接影响机组的安全稳定运行。

密封结构大体可分为橡胶陶瓷密封、橡胶平板密封、盘根填料密封、水压端面密封。

本文以某水电站为例，该水电站选用的主轴密封为水压端面密封加盘根填料密封结构，主轴密封装配包括检修密封和工作密封，而工作密封为水压端面密封加径向盘根填料密封组成，工作密封材料为聚胺脂和耐磨耐高温的GFO 纤维编织填料盘根。

工作密封中设有可更换的不锈钢抗磨环；在径向密封后设有集水盒，通过排水管将漏水集中排往集水井，确保水导轴承不进水和灯泡体内的干燥和清洁。

主轴密封存在的问题水轮发电机主轴密封装置出现故障，会导致大量尾水涌入的情况，漏水量超出接水盒容量，漏水则会流入水轮机舱，漏水会随着主轴的转动甩向机舱内电气设备，甚至渗入相邻的水导轴承内，引起轴承烧瓦等机械事故，漏水进入润滑油系统，造成油质污染，用油设备锈蚀，温度升高烧瓦等情况，严重影响到机组导轴承等设备的安全运行。

主轴密封漏水缺陷处理案例机组运行工况由主轴密封工作原理可知，尤其是靠水压的端面密封，主轴密封的工作情况与密封供水压力、浮动环支撑弹簧力、机组出口尾水压力以及机组出力有关，当水头变化、机组出力变化转速改变都会引起出口水压变化，从而会改变密封块与抗磨环的压紧程度，如压紧弹簧力调整不满足设计要求，则可能会造成主轴密封压紧不严而漏水，或过于压紧造成密封块磨损。

灯泡贯流式水轮发电机组主轴密封漏水的处理措施摘要：在当前经济发展条件及背景下，水力发电逐渐成为电力产业竞相发展的热点课题。

本文作者分析了灯泡贯流式水轮发电机组主轴密封漏水的处理措施。

关键词：灯泡贯流式；水轮发电机组；主轴密封；漏水0、引言随着我国水电开发的不断推进，电站建设逐步由中高水头向高水头、低水头大流量两个方向发展，冲击式机组、贯流式机组的应用越来越多。

特别是贯流式机组低水头应用范围广、可利用能源类型较多，是低水头、大流量水电站的一种专用机型。

由于其水流在流道内基本上沿轴向运动，不需形成转动环量，因此机组的过水能力和水力效率能有所提高。

由于其体积小、重量轻、效率高、在相同开挖深度条件下汽蚀性能好、检修、维护方便等优点，近年来发展较快，而且功率也越来越大，其双向发电、双向抽水和双向泄水等功能也很适合综合利用潮汐能等低水头水力资源。

灯泡贯流式机组作为贯流式机组中最为成熟、高效的机型，得到了较快的发展。

据不完全统计，我国目前已建的灯泡贯流式电站已过百家，且尚有更多的同类型电站正在规划建设之中。

1、灯泡贯流式水轮发电机组主轴密封装置的作用贯流式水轮机是当前我国水力发电工程实践中普遍使用的水轮机设备，可以分为全贯流式与半贯流式两种结构组成。

其中，灯泡贯流式水轮发电机组属于半贯流式水轮机。

在灯泡贯流式水轮发电机组结构中，主轴密封装置是其重要的基本组成部分。

但在水轮机应用过程中会发生主轴密封装置漏水等常见问题，对灯泡贯流式水轮发电机组的运转稳定性、安全性产生一定程度的影响。

灯泡贯流式水轮发电机组的主轴密封装置是其具有基础性与核心性的重要组成元件，在灯泡贯流式水轮发电机组正常运转过程中，承担有效减少水轮机主轴与其他零部件之间的漏水量功能的重要任务，进而有效保障水轮机组的安全稳定运行。

2、概况灯泡贯流式水轮机主轴密封安装在水导轴承下游侧，主要承担着水轮机主轴在后流道部分的密封及润滑任务。

主轴密封一般由工作密封和检修密封两部分组成，检修密封采用空气围带式密封，停机检修时，围带内通入压缩空气使围带扩胀, 防止流道内的水进入灯泡体内。

link appraisement索宏伟 谢 陈 杰雅砻江流域水电开发有限公司索宏伟（1992－）男，河北邯郸人，雅砻江流域水电开发有限公司，助理工程师，硕士，从事水电站设备维护工作。

图2 填充材料局部掉落CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2021·中国科技信息2021年第7期10万～30万◎组合缝包含有5颗M20×55内六角螺栓把合紧固（螺栓紧固力矩为150N.m）、2颗φ16h8×60的圆柱销组装定位，由于把合螺栓和定位销钉均为楔形沉孔结构，为保证抗磨环表面整体光滑，在楔形沉孔处采用了现场手工涂抹环氧材料进行填充过渡。

由于填充的环氧材料为楔形结构，其尾部与基体黏接填充的环氧材料厚度低，加上机组在旋转过程中会产生振摆，导致较薄的环氧填充材料极易开裂、脱落。

脱落的块状环氧颗粒就一直夹杂在密封块内，在水轮发电机组旋转过程中，夹杂的颗粒持续刮擦密封块和抗磨环，进一步加剧了抗磨环上的环氧填充材料开裂、脱落，形成了恶性循环，导致抗磨环表面逐渐形成了肉眼可见凹凸不平的凹槽。

同时，由于掉落的环氧颗粒形状不规则、且相对于密封块的硬度要高，旋转过程中极易刮削密封块工作面，导致密封块的刮削物堵塞周向储水槽和径向通水孔。

密封块结构设计不合理主轴密封块为高分子聚合物耐腐蚀材料，其自身具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，原设计的密封块厚度为30mm、储水槽深度为10mm、2个径向通水孔尺寸为φ5mm，而主轴密封支架间的安装净高距离为30.2mm，密封块安装在密封支架内的浮动量仅0.2mm，泥沙或杂物进入密封块端部后，势必会造成密封块卡阻，造成密封块与旋转的抗磨环硬性接触，一旦密封块卡阻，将会形成密封块与旋转的抗磨环硬性接触，加上抗磨环把合螺栓楔形槽内填充的环氧材料易开裂、脱落，硬性挤压又会加剧环氧填充材料的损坏。

设备安装考虑不周对照主轴抗磨环和主轴密封结构尺寸，由于水轮机大轴及其转动部件的高度尺寸均固定，若合理调配水轮发电机组座环及下机架的安装高程，能够合理避开主轴密封块与抗磨环把合螺栓楔形槽直接接触，也能避免动静结合部位磨损造成抗磨环楔形槽内填充环氧材料的脱落。

灯泡贯流式水轮发电机组主轴密封漏水处理方法研究一、引言灯泡贯流式水轮发电机组是一种新型的水轮发电机组，它采用了灯泡贯流式水轮的设计理念，能够更高效地利用水力资源进行发电。

随着使用时间的增长，主轴密封漏水问题成为了发电机组运行中的一个常见难题，严重影响了发电机组的正常运行。

对主轴密封漏水处理方法进行研究，对提高发电机组的可靠性和稳定性具有重要意义。

二、主轴密封漏水问题分析主轴密封是灯泡贯流式水轮发电机组的重要部件，其主要作用是防止水漏入主轴轴承腔，保护主轴轴承的正常工作。

在实际运行中，主轴密封常常会出现漏水现象，主要原因如下：1. 主轴密封老化：由于长期运行，主轴密封会受到水压和摩擦力的影响，容易出现老化破损，导致漏水。

2. 水压过大：在某些特定情况下，水轮发电机组工作时水压过大，超出了主轴密封的承受能力，导致漏水现象。

3. 设计不合理：有些发电机组的主轴密封设计不合理，造成了漏水隐患。

三、主轴密封漏水处理方法1. 密封材料改进：针对主轴密封老化问题，可以通过改进密封材料，提高其抗老化性能，延长主轴密封的使用寿命。

目前，一些新型的高分子材料具有较好的耐磨性和耐老化性能，可以作为主轴密封的优选材料。

2. 润滑系统优化：在设计水轮发电机组时，可以通过优化润滑系统，提高主轴密封的润滑效果，减少摩擦力，延长主轴密封的使用寿命。

合理设计润滑系统可以减少水轮发电机组的运行阻力，提高发电效率。

3. 密封结构改进：对于设计不合理的主轴密封结构，可以进行改进，采用更加牢固和可靠的密封结构，确保主轴密封的密封性能。

也可以在密封结构上进行创新，引入新型的密封技术，提高主轴密封的可靠性。

4. 提前预警系统：在发电机组中安装温度、压力、振动等传感器，建立主轴密封漏水的预警系统，监测主轴密封的工作状态，一旦发现异常情况，及时进行处理，防止漏水问题的发生。

四、案例分析以某水电站的灯泡贯流式水轮发电机组为例，该发电机组在运行过程中出现了主轴密封漏水问题，严重影响了发电机组的正常运行。