吕兵 田鹏 韩刘山 蒋友凯 邹延广 王冰力
安徽绩溪抽水蓄能有限责任公司，安徽省宣城市 245300
摘要：本文详细介绍了绩溪抽水蓄能电站主轴密封结构、作用及整个安装过程，为同行业主轴密封检修作业提供了参考，具有一定的指导意义。
关键词：主轴密封；密封环；支持环；抗磨板
1结构特点及作用
绩溪电站水轮机主轴密封包括主轴工作密封及检修密封，其作用是在机组停机、发电或抽水运行时，阻止尾水进入顶盖；在调相时阻止压缩空气从转轮室逸出【2】。
工作密封结构为动态水压自补偿型轴向密封【1】，由固定环、密封环、浮动环、压紧弹簧、密封支架等零件组成。主轴密封抗磨板材料为不锈钢板，固定在主轴下法兰上，其摩擦表面抛光处理，平面度在0.05mm以内；密封环材质为CESTIDUR超高分子量聚合物树脂材料，密封环整圈由4个扇形块组成，扇形块之间采用凹凸槽连接，以弥补温差变形量。密封环分为内、外两圈密封面，中间为密封水均压槽。密封环固定在浮动环上，与抗磨板组成一对摩擦副。浮动环可上下浮动，向下运动可以自动补偿密封块的磨损量；如果机组发生抬机，浮动环可以与转动部件随动上移，避免密封环与抗磨板研死或烧损。
检修密封采用空气围带径向密封，置于主轴工作密封下方，充放气自动控制，气压为1.38MPa。被密封水压最大为1.05MPa。检修密封的作用是在主轴密封损坏或检修时，投入检修密封以防止尾水进入顶盖造成水淹厂房的事故。
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图1 主轴密封结构
2 主轴密封详细安装过程
2.1安装前条件
在水轮机轴吊装前将密封下支架、密封上支架吊入机坑；主轴密封装配其余部件应在转子吊装前吊入机坑，在机组盘车合格后进行主轴密封安装。
2.2抗磨板安装
将水机轴抗磨板安装面彻底清理干净，用刀口尺仔细检查该法兰面并用细油石进行必要的研磨处理。用水平仪检查出该法兰面的高点位置并作相应的标记。在该法兰面上涂抹一层防锈油脂，然后将该油脂清理干净以进行必要地防锈处理。根据水机轴密封槽的实际长度现场切割、粘接、安装Ø5.33橡胶圆条。将抗磨板清理干净，测量并记录各瓣抗磨板的厚度；根据该测量记录及抗磨板安装面检查结果将抗磨板吊装就位。调整抗磨板与主轴的相对位置，使相应的把合孔基本不错牙，装入相应的内六角螺钉M12*30。调整抗磨板各瓣间的间隙，抗磨板各瓣间的间隙应不大于0.03mm，对于间隙在0.03~0.05mm的部位应在相应的分瓣面上涂抹一层密封胶。上述要求调整合格后，一边检查抗磨板与主轴之间的间隙，一边把紧的内六角螺钉M12*30，直至抗磨板与主轴无间隙为止，内六角螺钉M12*30螺钉头不应凸出抗磨板工作面。将抗磨板上工作面清理干净。检查抗磨板工作面水平大不于0.02mm/m。上述要求调整合格后，逐个地将抗磨板的把合内六角螺钉M12*30旋松，然后在把合螺钉上涂抹一层螺纹锁固剂并按设计要求把紧。检查抗磨板分瓣面间的错牙，抗磨板分瓣面间应无错牙；检查抗磨板工作面的水平不大于0.02mm/m。否则应用细油石进行必要的研磨。机组盘车时应安装百分表进行抗磨板工作面端跳进行检查，端跳不应大于0.05mm。
2.3检修密封安装
将检修密封圈各零部件清洗干净并组装在一起。根据密封下支架实际尺寸，配割检修密封圈并按图环绕着主轴组装粘接成整体。对检修密封圈通0.05MPa的压缩空气，作空气围带的漏气试验，空气围带应无漏气。将密封上、下支架、检修密封圈、O型密封圈Ø15*2.7、O型密封圈16*2通过内六角螺钉M12*60及销8*80组装成一个整体。密封上、下支架配合面应涂抹密封胶。根据密封支架的X、Y标记将密封座安装就位。调整密封支架与抗磨板的间隙，间隙值不得小于1.5mm，否则应对密封座进行必要的修磨处理。调整合格后，按设计要求对称均匀把紧内六角螺钉M24*76。检修密封圈的抱轴试验：（1）在未对检修密封圈充气的情况下，检查检修密封圈与抗磨板的间隙，该间隙应大于1.5mm。（2）对检修密封圈充气加压到1.45MPa然后关闭相应的阀门进行检修密封圈的压力试验，试验时间12分钟。检查检修密封圈与抗磨板的间隙，检修密封圈与密封环应贴紧（接头处允许局部间隙）；同时在12小时内相应的压力降不超过10%试验压力不得出现漏气现象。（3）检修密封圈压力试验后，对检修密封圈进行排气复位，检查检修密封圈与抗磨板的间隙，该间隙应大于1.5mm。
2.4浮动环及密封环安装
在浮动环及密封环吊入机坑就位前，在发电机层合适位置组装4瓣浮动环，检查浮动环上密封环安装槽平面度，平面度不得大于0.05mm，否则应用细油石进行必要地研磨处理。将预装检查合格的浮动环分瓣面涂抹密封胶，环绕着主轴组装成整体并进行相应的检查。将密封环、温度计探头、销子Ø20*45、特殊垫圈及不锈钢螺栓M12*40 C3-80安装在浮动环上。将密封环工作面清理干净并进行相应的检查，将密封环下落放置于抗磨板上。旋转密封环，检查密封环与抗磨板之间的间隙。密封块与转环间应无间隙，允许局部有不大于0.05mm的间隙，但间隙总长度不应大于50mm。
2.5支持环安装
在支持环吊入机坑就位前，在发电机层合适位置组装4瓣支持环，并与浮动环套装，检查浮动环与与支撑环的单边径向间隙应满足设计要求0.45-0.60mm，否则应对浮动环进行必要的研磨处理。根据密封上支架的实际长度现场切割、粘接、安装Ø7橡胶圆条。将预装检查合格的支持环分瓣面涂抹密封胶，环绕着主轴组装成整体。将密封圈Ø1425*Ø1465*25套装在支持环上，并涂抹润滑剂CAZAR K2。根据支持环上的X、Y标记将支持环下落套装入浮动环，并安装就位。检查支持环与浮动环间的间隙，单边设计间隙为0.45~0.60mm。钻铰支持环与密封座间的2-Ø19锥销孔，并安装螺尾锥销Ø19。安装Ø4弹簧及弹簧螺塞。安装止推块、止动销、不锈钢螺栓M20*50，调整止推块与止动销单边间隙0.1~0.15mm。检查止推块到支持环间的距离，将该距离值与密封块凸出浮动环的值相比较，该距离值应比密封块凸出浮动环的值小1.5~2mm。最后复测密封环与抗磨板间的间隙，支持环与浮动环间的间隙。
2.6主轴挡水环、水箱安装
将主轴挡水环环绕着主轴组成整体。将水箱分瓣面涂抹密封胶，环绕着主轴组装成整体。根据密封箱上的X、Y标记将密封箱安装就位。最后安装热电阻PT100、电缆接头及密封水压力传感器。
3 结束语
在水电站检修工作中，安装过程中的每一道工序都至关重要，只有严格把控主轴密封的安装质量，才能在机组运行时达到封水、封气的作用，进而保证机组安全稳定运行。
参考文献
[1] 国网新源控股有限公司组编．抽水蓄能机组及其辅助设备技术水泵水轮机．中国电力出版社, 2019．
[2] 李浩良 孙华平等，抽水蓄能电站运行与管理．浙江大学出版社, 2013．
作者简介
吕兵（1992-），男，助理工程师。主要研究方向：抽水蓄能电站机械设备运行、维护与检修。E-mail ：bing-lv@sgxy.sgcc.com.cn