向家坝天津ALSTOM机组空气围带优化方案研究

[摘 要]向家坝电站8台机组水轮机主轴密封全部采用自补偿型端面机械密封，此密封设计科学，性能稳定。但天津ALSTOM生产的水轮机检修密封在检修维护方面存在结构缺陷，给机组安装及检修造成诸多不便。本文结合向家坝天津ALSTOM机组检修过程中的实际问题及改进过程，对向家坝天津ALSTOM的机组水轮机检修密封进行了详细的结构分析，并提出了改进建议。

[关键词]向家坝 空气围带

中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0044-01

一、 引言

向家坝电站天津ALSTOM机组水轮机主轴密封由检修密封和工作密封组成。工作密封为轴方端面水压式密封结构，自补偿型。密封采用水和冷却，主水源来自右岸地下电站厂内公用设备供水管，备用水源取自机组技术供水系统。

在机组停机时，为防止水进入顶盖，在工作密封下方设置空气围带式检修密封。空气围带仅限作为工作密封装置检修或停运时水轮机大轴密封之用，若机组停机备用时间较长，也可用空气围带代替主轴工作密封。

空气围带的出厂长度为13948mm，检修密封底座围带安装槽周长为13885mm。在围带的两端有各有50mm的切割余量，标有切割安全线，现场可根据安装需要进行切割，然后进行粘接。

主轴密封在结构方面从下到上的各主要部件分别为：检修密封底座、空气围带、检修密封盖、支撑座、防水箱和盖板等。其中，检修密封座由M20内六角螺栓与顶盖直接连接，检修密封盖的M20内六角螺栓穿过检修密封座与顶盖连接，支撑座的M20把紧螺栓穿过检修密封盖、检修密封座的通孔将以上三个部件把紧在顶盖上。空气围带供气管路组成由外至内依次为：外部供气管―检修密封座气室―气嘴套管―空气围带气嘴。

1-检修密封底座；2-空气围带；3-空气围带进气嘴；4-检修密封封盖；5-转环；6-密封环；7-浮动环；8-调整弹簧；9-连板；10-密封支撑

二、向家坝天津ALSTOM机组空气围带存在的问题介绍

1、检修前检查情况

在向家坝右岸机组第一次检修过程中，先后发现天津ALSTOM生产的6F、5F机组空气围带出现充气不保压的情况。对两台机组的空气围带进行了拆卸检查。检查发现6F机组空气围带切割端面出现破裂，说明在切割安全线以内的切割不一定安全；5F机组空气围带进气嘴脱落，如图所示2。

2、6F机组空气围带更换过程中出现的问题

（a）围带气嘴脱落。

围带气嘴安装的位置较小，围带压环与底座之间间隙较小，且气嘴处围带厚度只有3mm，在围带气嘴安装过程中，有一条围带气嘴被蹩坏，直接从围带上脱落，出现了跟5F机组一样的情况。

（b）围带气嘴拉断。

围带气嘴材质为H62黄铜，头部为M6的螺纹，中间为Φ3的孔，螺纹孔实际厚度约为1mm，强度不够。在围带气嘴的安装过程中，有一条围带气嘴在较小拉伸力的情况下直接断裂。

（C）气嘴处漏气。

围带气嘴与检修密封底座之间是靠一个7.50*1.80的O型密封圈进行密封。由于气嘴密封面与检修密封底座密封面之间间隙较小，且安装位置不理想。在围带气嘴安装过程中，多次出现密封条被剪切的现象，进而导致围带气嘴漏气。

3、5F机组空气围带的改进工作

（a）原空气围带内部填充物为H62黄铜材质的弹簧，可压缩性较差，所以在围带的两端留有50mm的切割余量，但从6F机组的实际情况来分析，切割线以内的切割不一定安全；且空气围带切割面较大，人工切割表面较粗糙，粘接效果不好。因此新空气围带将内部填充物改为Silicone材质的硅胶，其压缩性较好。检修密封底座周长为13885mm，新空气围带长度为14018，留133mm作为围带的周向压缩，现场不对围带进行切割。

（b）针对围带气嘴容易脱落的情况。如图3所示，将气嘴处的围带厚度由原来的3mm增加为8mm，保证其有足够强度。且在围带压环顶部加工一个4×4的倒角，以便于现场安装。

（c）针对气嘴强度不够的情况。如图3所示，将气嘴材质由H62黄铜改为抗拉强度更好的不绣钢材质，并将气嘴螺纹部分改为M8螺纹，增加螺纹孔部分的厚度。进而增加气嘴的抗拉强度。

（d）针对原空气围带气嘴处容易漏气的情况，将空气围带与检修密封底座之间的密封形式改为如图5所示的密封形式，将密封条位置改至压环倒角处。密封条位置的改成，便于安装，且不会出现密封条被剪切的现象。

1-空气围带；2-Silicone填充物；3-密封圈；4-出气通道；5-压环

4、5F机组空气围带安装过中出现的问题及解决方法

5F机组空气围带安装到位后，进行0.5Mpa充气试验。但仍然存在气嘴漏气现象。经过分析得出以下结论：由于压环与围带之间为非密封面，在压环与围带之间能够形成如图3中4所示出气通道。

三.结论

通过向家坝电站机组检修密封检修过程中出现的问题分析及在机组检修过程中对检修密封形式的各种尝试及改造。较好地解决了向家坝电站天津ALSTOM机组检修密封不保压的缺陷。通过向家坝机组检修密封改造后的运行情况来看，检修密封的改造是成功的，值得推广。

参考文献

[1] 段开林，张方停.自补偿型主轴密封在三峡机组上的应用.水电站机电技术，2004.

[2] 曹成高，吕国群，江晓林.三峡电站V G S 水轮机检修密封改进建议.科技创新导报，2010.

[3] 祝继文. 水轮机主轴密封技术及改造设计.科技创新与应用，2013.

作者简介：

左文（1985―），男，大学本科，工程师，现从事工作：水轮机机组检修。