锦东电厂#1机组水轮机检修密封压力异常分析讨论

锦东电厂#1机组水轮机检修密封压力异常分析讨论

王继承田冰贾康杨历凯郑蕾

（雅砻江流域水电开发有限公司四川成都610051）

摘要：水轮机主轴密封分为主轴密封及检修密封，其本站采用形式为恒压式自动补偿型结构和压缩空气充气式橡胶密封，分别作用在机组运行工况及停机工况。水轮机顶盖的作用是与底环一起构成过流通道，防止水流上溢等作用。其主轴密封及检修密封在设计安装必然置于顶盖内，因此在设计安装中由于考虑欠缺极易发生相关设备运行异常现象。

关键词：水轮机；检修密封；顶盖组合面；窜压

0概述

锦东电厂水轮机主轴密封分检修密封和工作密封。在检修工作密封时，为防止水溢出顶盖，在工作密封下设置有检修密封。检修密封采用压缩空气充气膨胀式橡胶密封（简称“空气围带”，如图1），空气围带与主轴下法兰之间的间隙，设计为2mm，实际最小间隙不小于1mm。空气围带用气由制动用气系统提供工作压力为0.8MPa的压缩空气.

图1主轴密封及检修密封装配简图

1异常现象

2012年10月11日，在#1机组尾水充水前，投入检修密封，空气围带压力表显示气压0.78MPa，压力正常。充水后检查顶盖内无明显漏水现象，检修密封工作正常。

2012年10月16日，在压力钢管及蜗壳第一阶段充水前，水轮机筒阀及导叶处于全关状态。充水后，空气围带压力表显示压力0.88MPa，压力异常，且压力表表阀接头有水流渗出，检查制动气系统储气罐压力仅0.82MPa，蜗壳进口压力表显示水压为1.45MPa。检查顶盖内无明显漏水现象。

2012年10月17日，在压力钢管及蜗壳第二阶段充水后，空气围带压力表显示压力已超过为该表1.0MPa的量程，更换10MPa量程压力表后显示压力2.45MPa。此时蜗壳进口压力表显示水压为2.5MPa。检查顶盖内未发现明显漏水现象。对机组其他部位进行检查，发现制动气系统储气罐安全阀已动作，发电机制动风闸供气管内有水流。之后将压力钢管排水，排水过程中监视空气围带压力与蜗壳进口压力同步下降至1.0MPa。

2原因分析及临时处理

根据上述异常现象，可判定空气围带内压力基本与蜗壳水压保持一致，蜗壳水压已窜至空气围带内，造成空气围带内压力异常。根据现场情况分析串水原因如下。

2.1空气围带供气管与蜗壳测压管串接

空气围带供气管与蜗壳测压管均为预埋管，在管路安装完成后，均要求进行打压试验，以确保管路无渗漏。在实际操作中，将空气围带供气管与蜗壳测压管串接后联合进行打压渗漏试验。空气围带压力异常后，现场首先怀疑串接管未拆除，导致蜗壳水压串至空气围带内。

现场检查：将空气围带进气管前后端拆开，对进气管预埋部分进行单独打压试验，结果显示此段管路保压正常，排除了空气围带供气管与蜗壳测压管串接可能性。

2.2蜗壳水压沿顶盖组合面及其密封槽窜至空气围带内。

锦东电厂机组水轮机顶盖为钢板焊接结构，分成2瓣运输到工地，采用螺栓把合。为防止组合面漏水，在两个组合面各设置有一根φ10mm橡胶密封条。

同时在顶盖与座环之间安装有一根环形橡胶密封条，以防止蜗壳内的水从顶盖与座环安装面漏至水车室。原设计中该密封应与顶盖组合面座环侧密封槽端头重叠，分布圆直径同为φ8731mm，但现场实际情况是顶盖组合面座环侧密封槽端头位于顶盖与座环密封槽内侧，原因暂未查明。

根据顶盖与座环密封、顶盖组合面设计及空气围带安装位置、结构分析，蜗壳内的水可沿顶盖与座环安装面（或者顶盖外侧组合面）进入顶盖组合面外侧密封槽端头，再沿密封槽从内侧端头进入空气围带安装位置，然后沿空气围带与顶盖之间的间隙，最终进入空气围带及其进气管（见图4）。由于蜗壳水压远高于空气围带气压，蜗壳水同时通过空气围带供气管进入发电机风闸管路、制动用气储气罐等位置，在空气围带压力表处显示蜗壳水压。

图4内侧漏水通道图

现场临时处理：将顶盖内空气围带进气管接头拆开，并在空气围带侧管路上安装压力表，监视空气围带内压力。拆开后发现漏水量较小，同时压力降为零。通过低压储气罐排污阀将压力罐及系统管路中的水排出，并利用厂用气接通空气围带进气管，对制动气系统管路进行反吹，吹出管路内进水。

根据以上现象分析如下：

（1）由于空气围带被顶盖、主轴法兰、工作密封支撑座限制在一个较小空间内，可膨胀量有限，同时蜗壳压力已被风闸、储气罐等泄除，空气围带本体未因压力过高而损坏；

（2）临时的处理措施，使漏至空气围带的水自由流出，已可将空气围带内水压泄除，围带不会产生膨胀而导致机组旋转时与主轴法兰发生摩擦而破坏；

（3）漏水量较小，顶盖自流排水孔可完全满足排水的需求，不影响水车室安全；

（4）目前情况下机组运转不会损坏空气围带，可以按计划进行机组启动试验；

（5）机组启动试验过程中密切注视空气围带排水及压力情况。

在机组第一阶段试验完成后，再进行进一步的处理。

3最终处理方案

3.1#1、#2机组处理方案

因#1和#2机组顶盖已经正式安装，只能在机坑内进行处理。将工作密封拆除，在顶盖组合面内侧密封槽端头和密封槽内侧组合缝用氩弧焊封焊。

3.2#3机组处理方案

因#3机组顶盖虽未正式安装，但分瓣顶盖已经组合，可将顶盖组

合面外侧、内侧密封槽端头和密封槽内侧组合缝用氩弧焊封焊。

3.3#4~#8机组处理方案

除以上处理措施外，由于#4至#8机组顶盖还未到货，可在座环现场加工或顶盖工厂加工时，将顶盖与座环密封槽加工至顶盖组合面密封外侧端头的外侧（如图5所示）。同时可在厂内在顶盖组合面密封槽加工泄压槽，将漏水排至顶盖下，使漏水压力不影响空气围带（如图6所示）。另外在顶盖组合时，可在组合密封槽内涂厌氧型平面胶，进一步达到封水效果。

图5改进后的密封槽相对位置

图6改进示意图

4结语

锦东电厂在装机完成后并未再次出现蜗壳水压窜至检修供气系统等相关设备内，证明了文中对缺陷原因的分析、后续缺陷处理的正确性，也为相关缺陷发生处理提供了一定的思路条例分析。

[参考文献]

[1]水轮机顶盖密封损坏分析与处理[J].张勇,张艳红.通用机械.2013(03)

[2]水轮机检修过程中的大型螺栓拆装探究[J].许文强.科技创业家.2012(23)