水轮机伸缩节密封的焊接技术

【摘要】水电站水轮机伸缩节密封在过去由于受到设计、工艺、原材料的局限，导致伸约缩节密封效果不理想，密封件寿命短等问题。造成漏水量大得惊人，给生产带来不安全隐患。本文借鉴国外先进的密封件焊接技术，对广东飞来峡水电站水轮机伸缩节密封进行结构改进，密封件材料的改进。成功地解决了飞来峡水电站伸缩节漏水问题，为其它水电站处理伸缩节漏水问题提供了参考。

【关键词】新型密封材料；无模具车削成型；在线焊接技术；伸缩节密封

飞来峡水利枢纽控制流域面 积34097平方公里，水库总库容19.04亿立方米，发电装机容量140兆瓦，船闸可通过500吨级组合船队。飞来峡水利枢纽电站共安装4台3.5万千瓦的灯泡贯流式水轮发电机进口机组，总装机容量为14万千瓦，设计年平均发电量为5.54亿千瓦时，该机组是目前国内同类水轮发电机组单机容量最大的机组。

1.存在的问题

（1）密封安装调节不合理：原伸缩节密封是传统的O型条密封，也叫园型盘根密封。使用这种O型条密封时，主要靠调节密封压环来调节密封件的压缩量，又费时又费力，并且调节力不均。

（2）密封结构不合理，原伸缩节密封靠挤压变形来密封，密封本身容易产生永久变形，密封容易失效，造成漏水。

（3）密封材料性能差：原伸缩节密封材料是中硬耐磨橡胶NBR,

新伸缩节密封材料是耐水解聚氨酯，同时更耐油，非常适合于水电行业，是可焊接的密封材料。与国产聚氨酯性能完全不同，国产聚氨酯在耐水，不可焊接。现在水电站常用的新型可焊接的密封材料主要有三种，如H-ECOPU、S-ECOPU、G-ECOPU。介质温度在+110℃的条件下,密封效果不受影响。新密封件特性：1）卓越的密封性能；2）出色的抗挤出性能；3）良好的抗磨耗性能；4）安装方便无需工装；5）对腔体的粗糙度要求不高；6） 能满足于水基液压油及高温水中工作。

表1进口聚氨酯与中硬耐磨橡胶的性能对比

从上表可以看出，进口新型聚氨酯材料性能全面提高，抗拉强度是橡胶的3倍，抗磨性能是橡胶的4.5倍,综合使用寿命是橡胶的4到5倍,从而改善了密封性能，延长了密封的使用寿命。

2.伸缩节密封改进内容

（1）伸缩节密封材料改进为耐水解聚氨酯H-ECOPU,这种进口材料可焊接，不用吊装大件，而完成密封的更换，节约了工期与成本。伸缩节密封件采用先进的CNC数控车床，车削成型，并采用国外先进的密封件在线焊接技术，现场焊接安装密封件。焊接时不用添加任何添加剂，采用260℃高温熔接密封件，熔接后的密封件接口处抗拉强度与其它地方的抗拉强度一样。

进口焊接工具

（2）伸缩节密封结构上的改进。

原结构是的O型条密封，现在改为Y型圈加O型圈的组合结构。

原结构 新结构

新密封结构特点：这种唇型密封不需要压环调整，通过密封本身的过盈量来密封，而且密封磨损还可以靠其唇口自行补偿，密封受到压力越大密封效果越好。而且Y型圈中的O型圈起到预紧力的作用，使密封唇口始终保持与沟槽贴紧，而起到密封作用。

（3）伸缩节密封安装工艺的改进。

原伸缩节密封安装到位后，密封件本身用胶水贴好，但容易开裂。靠调节压板来压缩密封件达到密封效果。

新型密封是采用国外先进的在线焊接技术，水轮机伸缩节密封直径7.6米，四个焊接口，在宽扩的场地焊接好三个接口，留一个接口现场焊接。Y型圈中的O型圈不用贴接，也不用焊接。等Y 型圈焊好，把O型圈装入到Y型圈就可以。下面介绍伸缩节密封焊接技术主要有六个步骤：

焊接前两个面完全接触焊接过程焊接后冷却30分钟修磨过程

（1）根据机械检修工艺清理密封槽，确保密封槽干净光滑。检查新密封件唇形部位的弹性，是否光滑，密封压板有无毛刺，压合表面是否平整等。一定要试装一下密封，或试装局部密封。

（2）测量好新密封件的长度，就可以把新密封件用粘接工具的大力剪刀一次性剪开，确保两个切口平行平整，利用白棉布将两头包好，安装到密封部位。拆开白棉布，把两接口，分别装入有导轨密封的对接夹具，确保两个接口清洁，平行。两个切面对接后，使两个切面完全接触。

（3）将焊接工具的电热熔器进行加热，加热到 260℃并保持3分钟，直到绿灯闪烁为止。一人拿稳电加热器，有条件的可固定电加热器。另一人将装好密封的对接夹具慢慢接近电加热器，使密封件的两个切面贴至电加热器的加热板，为了均匀熔化需要不停地顺时针转动对接工具，要使密封件始终有一定的作用力接触加热板。几分钟后加热板两侧密封件熔化形成薄薄的密封胶膜，抽出加热板，快速将对接夹具合紧，使密封两个切面对接，用力保持5分钟，同时锁紧螺栓固定密封件，等30分钟后密封件冷却凝固。

（4）完全冷却后把密封件从对接工具取出，对接口进行透光检查，再检查有无气泡或局部没粘合。两手抓离接口约30cm处，用力掰或扭几次，检查焊口是否出现裂缝。

（5）确认焊好后，先手工用刀片对焊合处受力挤出的胶料修掉，再用电动打磨工具细磨，用毛毡头进行抛光打磨。特别小心打磨唇口处，要形成光滑弧形过度面，不能存在凸台或凹口，以免影响密封效果。

（6）修磨完成后再次用力进行掰扭，检查是否有开裂，确认合格后，把密封涂加脂，以方便密封装入密封槽，确保密封完好装入槽中。

3.结束语

这种密封改进技术不仅仅应用在伸缩节密封，还可应用在水电站上其它密封的改进，水电站密封件的改进有三个主面（下转第358页）（上接第272页）的优点：（1）更换进口耐水解聚氨酯，可焊接的新型密封材料，提高了密封的稳定性，可靠性，效果明显，同时也提高了密封的使用寿命。（2）密封件结构上的改进，使密封结构更合理，密封件成型方法采用专用数控无模车削，节省密封件的模具费和时间，满足水电行业的维修市场工期短的需求。（3）在线焊接技术，为目前水电站密封更换提供了方便，不用吊装大件，而完成密封的更换，节约了工期与成本。[科]

【参考文献】

［1］刘方.我国水电资源开发现状及存在的问题[J].现代农业科技，2011（8）.

［2］张清双，刘根节.水轮机进水球阀的结构设计[J].阀门，2009（6）.

［3］王燕.水泵水轮机球阀球体强度有限元分析，抽水蓄能电站工程建设文集[M].中国电力出版社，2010.

［4］冯艳蓉，常志贤.丰满电站水轮机导水机构密封改进[J].大电机技术，2001（4）.