趙發(fā)敏

（貴州蒙江流域開發(fā)有限公司，貴州 貴陽 550000）

1 主軸密封結(jié)構(gòu)及工作原理

該廠水輪機(jī)主軸密封結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)抱在轉(zhuǎn)動(dòng)油盆下方主軸上，主軸密封座子裝在頂蓋處，其工作原理是：工作密封塊下腔通入壓力清潔水，使密封塊克服自身重量上浮起來。頂住固定在主軸上的轉(zhuǎn)環(huán)上。轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)固定在主軸上，隨主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，密封塊安裝在活塞座里，密封塊中對(duì)稱布2 根定位銷；限制密封塊只能作上下運(yùn)動(dòng)，不能作環(huán)向運(yùn)動(dòng)和徑向運(yùn)動(dòng)。在密封塊上下端面之間均布 個(gè) 通流孔，見圖。當(dāng)密封塊下腔無壓時(shí)，密封塊能靠自重落到底部，當(dāng)活塞下腔通入壓力水后，密封塊在水壓作用下上升到頂端，使頂蓋與主軸之間的漏水水流受到阻礙，在頂起密封塊的同時(shí)，水流經(jīng)通流孔到密封塊上端：當(dāng)密封塊與轉(zhuǎn)環(huán)接觸后，接觸面之間就產(chǎn)生了流動(dòng)水膜，只有一小部分水流漏出。同時(shí)這一定的漏水量也保證密封塊不受到干磨過熱而燒毀。

1.1 設(shè)備現(xiàn)狀及歷史事故總結(jié)

該廠1-3 號(hào)機(jī)主軸密封2009 年3 月15 日投運(yùn)以來曾發(fā)生多次反復(fù)燒焦事故，之后又發(fā)生過幾次甩水過大事故。從運(yùn)行和多次事故處理中得出：

1） 活塞式端面橡膠密封的下腔水壓應(yīng)比頂蓋水壓大“0.02-0.05Mpa”左右，且實(shí)驗(yàn)證明：正常運(yùn)行水壓下，橡膠活塞上鉆6X￠5 孔最為理想。若孔太大就會(huì)造成橡膠活塞下腔與內(nèi)腔水壓的壓差太小，起不到有效的密封作用，結(jié)果造成主軸密封甩水量過大，容易造成頂蓋水位上升至回轉(zhuǎn)油盆底，產(chǎn)生油盆打水，并濺入水導(dǎo)油盆；若孔太小又會(huì)造成橡膠活塞下腔與內(nèi)腔水壓的壓差太大，產(chǎn)生向上的壓力大，使橡膠活塞過緊貼附在抗磨環(huán)上，橡膠活塞與抗磨板之間不能形成水膜，密封面兩側(cè)無水流出，無法冷卻和潤滑摩擦表面，造成密封燒焦。

2） 活塞與活塞槽內(nèi)壁之間間隙應(yīng)控制在0.05-0.10mm為宜，且通水壓試驗(yàn)，活塞應(yīng)均勻上升，而且除6 個(gè)潤滑水孔外，其它地方應(yīng)基本無漏水?？鼓グ濉⑾鹉z活塞密封端面上不能涂黃油等油脂。涂黃油等礦物油脂的危害為：黃油等礦物油脂阻礙水流形成良好的水膜，阻礙了水流向密封面兩側(cè)流出，積累了由于磨擦形成的熱量，易導(dǎo)致密封活塞燒焦。

由于機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)主軸密封潤滑水水壓相對(duì)恒定，當(dāng)機(jī)組處于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，主軸密封進(jìn)水壓力比頂蓋水壓力大得多，很容易造成密封燒焦。特別是當(dāng)抗磨環(huán)與水封活塞都是新裝的時(shí)候，抗磨環(huán)與水封活塞貼合緊密，所以檢修后的首次試運(yùn)行顯得尤為重要。第一次開機(jī)啟動(dòng)時(shí)，必須設(shè)專人監(jiān)視并調(diào)整主軸密封進(jìn)水閥，模擬壓差裝置以確保主軸密封進(jìn)水壓力比頂蓋水壓力大(0.02-0.05Mpa)，使主軸密封既可以止水，但又不會(huì)被燒焦。經(jīng)過一定時(shí)間的磨合后，抗磨環(huán)與水封活塞將會(huì)配合得較好，才可將主軸密封水壓調(diào)為正常運(yùn)行水壓。

1.2 事故發(fā)生的原因

首先，由于檢修單位（2009 年5 月29-6 月10 日對(duì)1 號(hào)機(jī)進(jìn)行B 修） 更換主軸密封圈時(shí)，沒有在密封圈端面鉆潤滑水孔，開機(jī)試運(yùn)行時(shí)將主軸密封供水閥關(guān)閉，但主軸密封供水示流信號(hào)器以調(diào)至全開位置，當(dāng)時(shí)試運(yùn)行時(shí)已聞到主軸密封處有膠臭味。安裝單位說新檢修的主軸密封運(yùn)行一段時(shí)間會(huì)好的，待機(jī)組試運(yùn)行約10 個(gè)小時(shí)后（一直有膠臭味） .由于沒有水，運(yùn)行值班人員向地調(diào)申請(qǐng)停機(jī)，待6 月11 日18時(shí)25 分，大壩水位升致805（壩頂高程） 時(shí)，運(yùn)行人員開機(jī)前檢查發(fā)現(xiàn)1 號(hào)機(jī)主軸密封供水閥處在全關(guān)位置，就將其打開（因檢修人員未作交代，此操作步驟正確），此時(shí)密封座內(nèi)下腔的水壓力將水封活塞與抗磨環(huán)緊密結(jié)合，由于密封圈端面沒有鉆潤滑水孔，機(jī)組轉(zhuǎn)起來后，密封圈端面（水封活塞端面） 與抗磨環(huán)（轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)） 發(fā)生干摩擦，導(dǎo)致主軸密封燒焦及冒煙。

2 處理過程

主軸密封分解檢查發(fā)現(xiàn)主軸密封水封活塞磨損嚴(yán)重，水封活塞端面沒有潤滑水孔，抗磨環(huán)沒有受到損壞，只有燒毀的密封膠粘附在抗磨環(huán)表面。因此首先對(duì)主軸密封活塞更換及清理粘附在抗磨環(huán)表面的密封膠，檢查抗磨板焊接是否牢固，接觸面打磨光滑，接口過渡平順。當(dāng)預(yù)裝密封活塞時(shí)，遇到了很大的麻煩，備用的橡膠密封活塞的厚度比密封座內(nèi)槽還要寬1mm，因活塞與活塞槽內(nèi)壁之間間隙控制在0.05-0.10mm，于是就要將活塞厚度均勻地打磨掉0.90-0.95 mm 才符合安裝要求，密封活塞是條形，用電磨和游標(biāo)卡尺來邊打磨、邊測(cè)量、邊預(yù)裝，當(dāng)活塞裝入活塞槽內(nèi)，感覺上下活動(dòng)靈活，就取出橡膠活塞在其端面均勻鉆6X￠5 孔潤滑水孔?？足@好后，將活塞裝入密封槽內(nèi)用水壓做試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)活塞總是不能順利頂起，在以前，只要5-10 導(dǎo)的塞尺檢查合格，做試驗(yàn)都是一次性成功，今天的問題出在那兒呢？，這可把我這個(gè)搞了10 多年水輪機(jī)檢修的老師傅給難倒了，于是再做一次試驗(yàn)，我仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)活塞放在槽內(nèi)時(shí)，活塞的外側(cè)總是與活塞槽的內(nèi)壁外側(cè)緊貼著，原來活塞是條形的，將其放入槽內(nèi)時(shí)已彎成了圓形，當(dāng)沒有把接口粘接時(shí)，它有一個(gè)向外張的力，如果用正常水壓是難以頂起來的。把接口用502 粘接好后通水一試，果然輕松地頂起來了。以前用的活塞都做成了圓形，雖然接口沒有用東西給其粘接，但它已成形沒有了向外張的力，今后要是遇到條形活塞密封時(shí)，預(yù)裝完畢要將其粘接好后在做試驗(yàn)。

1） 主軸密封座子的安裝：裝主軸密封座子前放好止水盤根、空氣圍帶，按拆前所做的記號(hào)回裝，并把螺絲上緊，然后用塞尺檢查空氣圍帶與法蘭保護(hù)罩的間隙（間隙要求1-1.5 mm 為宜）。并給圍帶充氣檢查，用塞尺檢查其密封性(5導(dǎo)塞尺通不過)。

2） 主軸密封活塞安裝：根據(jù)主軸密封活塞固定銷的尺寸（不能超過座子槽口，銷子并固定牢固） 來鉆配活塞上的銷孔，銷孔直徑最多比銷子大50 導(dǎo)，活塞高度不超過座子槽口，一般轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)與密封座子平面的間隙3-5mm；

3） 轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)的安裝：轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)裝好后，要用小錘敲擊檢查是否安裝牢固，用塞尺檢查密封座子與轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)間隙是否均勻。

4） 主軸密封活塞體安裝后，投入壓力水，檢查管道和主軸活塞體各處不發(fā)生漏水現(xiàn)象，且主軸密封漏水量適宜，并用塞尺檢查活塞端面與轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)的密封是否完好。

5） 檢修后開機(jī)啟動(dòng)試運(yùn)行：設(shè)專人監(jiān)視并調(diào)整主軸密封進(jìn)水閥，人工模擬壓差裝置以確保主軸密封進(jìn)水壓力比頂蓋水壓力大0.02-0.05Mpa，為密封環(huán)、新橡膠活塞創(chuàng)造最佳運(yùn)行磨合條件，防止橡膠活塞因壓差過大燒損，橡膠活塞首次運(yùn)行磨合的好壞，直接影響密封的止水效果。經(jīng)過以上逐一分析排查，并針對(duì)各現(xiàn)象進(jìn)行逐一處理，還有經(jīng)過人工模擬差壓裝置運(yùn)行條件下的磨合運(yùn)行，主軸密封燒焦及漏水狀況得到明顯改善，各項(xiàng)指標(biāo)也符合要求。

3 結(jié)語

綜上所述和實(shí)踐證明，造成活塞式端面橡膠密封燒焦或甩水過大的因素有：

1） 橡膠活塞上的潤滑水孔及導(dǎo)向銷孔的尺寸是否合適，能否使橡膠活塞上腔與內(nèi)腔形成適量的壓差；

2） 潤滑水是否清潔，抗磨板和橡膠活塞密封面上不能涂黃油等礦物油脂；

3） 橡膠活塞與主軸密封座子槽內(nèi)內(nèi)壁之間間隙是否能保證活塞自由運(yùn)動(dòng)；

4） 抗磨環(huán)、橡膠活塞磨損程度如何，抗磨環(huán)工作面是否光滑，有無變形；

另外，首次試運(yùn)行的人工模擬壓差裝置工作條件下的磨合運(yùn)行也非常重要，這些經(jīng)驗(yàn)和做法可供同類密封結(jié)構(gòu)燒損事故、甩水過大事故或缺陷處理參考。