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摘要：槳葉密封改造實(shí)施后，經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行觀察，未發(fā)現(xiàn)輪轂有進(jìn)水現(xiàn)象，保證了電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：輪轂；漏油；V型密封
掛治水電站為低水頭河床式電站，具有日調(diào)節(jié)性能，調(diào)節(jié)庫(kù)容710萬(wàn)立方米。50年一遇設(shè)計(jì)洪水位為323.52m，500年一遇校核洪水位為326.46m，水庫(kù)總庫(kù)容5859萬(wàn)立方米。電站總裝機(jī)容量為150MW，采用3臺(tái)單機(jī)容量50MW的ZZ－LH－595軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組。電站保證出力42.5MW，多年平均年發(fā)電量4.021億kW·h，裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)2681h。
一、問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)及處理
掛治電廠#3機(jī)組漏油箱2008年開(kāi)始出現(xiàn)油混水報(bào)警信號(hào)，后對(duì)漏油箱進(jìn)行排油檢查，發(fā)現(xiàn)油內(nèi)含有水分，初步懷疑是槳葉密封損壞造成輪轂進(jìn)水所致。2009年3月份#3機(jī)檢修對(duì)輪轂油進(jìn)行取樣檢查時(shí)從底部排出水150L左右，在發(fā)現(xiàn)#3機(jī)組輪轂內(nèi)進(jìn)水后立即邀請(qǐng)廠家人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行查看，廠家人員現(xiàn)場(chǎng)查看分析后，認(rèn)為輪轂內(nèi)進(jìn)水可能是由于槳葉密封磨損損壞所造成，建議對(duì)輪轂進(jìn)行打壓試驗(yàn)，檢查槳葉密封是否漏油。后對(duì)槳葉在全開(kāi)位置、全關(guān)位置進(jìn)行打壓試驗(yàn)（壓力為0.5MPa，保壓1小時(shí)以上）及槳葉動(dòng)作試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均未發(fā)現(xiàn)槳葉密封有明顯滲漏及壓力下降現(xiàn)象，次日在槳葉全關(guān)位置進(jìn)行打壓試驗(yàn)時(shí)，槳葉密封處約一小時(shí)有數(shù)滴油液滲出。隨后電廠對(duì)輪轂內(nèi)油全部更換，并定期進(jìn)行漏油箱排水工作。
二、問(wèn)題的分析
圖1? 槳葉密封圖????????????????? 圖2? 雙V型密封結(jié)構(gòu)
掛治電廠的槳葉密封是單V組型結(jié)構(gòu)，V型口向輪轂內(nèi)部，如圖1所示。單 V 組型密封的原理是利用溝槽徑向尺寸與密封件尺寸的差異使密封件被壓縮，產(chǎn)生預(yù)緊壓力，在密封面上獲得一 定的接觸壓力，形成對(duì)介質(zhì)的密封（見(jiàn)附圖）。從現(xiàn)場(chǎng)使用的效果上來(lái)看密封油的一面沒(méi)有多少問(wèn)題，主要是密封水的一面沒(méi)有封住，導(dǎo)致油箱進(jìn)水！由于單 V 型結(jié)構(gòu)只是單向密封，掛治電廠選擇了密封油一面，自然水一面就會(huì)形成通路形成掛治電站的單V 組型結(jié)構(gòu)泄露。
三、處理的方案
為徹底解決#3機(jī)組輪轂進(jìn)水的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)較為知名的專業(yè)密封廠家進(jìn)行調(diào)研，最后決定采用雙V型密封結(jié)構(gòu)。
雙 V 型密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)如下：
a、V 型密封具有“自密封”性。在自由狀態(tài)下 V 型密封的外徑比填料腔內(nèi)徑大，密封的內(nèi)徑比活塞桿外徑小，這樣裝配好就有一定量的過(guò)盈，再加上 支撐環(huán)的頂推作用，即使不施加油壓力，其唇口也能封住一定壓強(qiáng)下的介 質(zhì)。
b、允許有一定的偏心運(yùn)動(dòng)與偏心載荷。因?yàn)槊芊饧杂蔂顟B(tài)下就有一定的過(guò) 盈量，只要是在生產(chǎn)制造、或者是使用過(guò)程中出現(xiàn)溝槽徑向?qū)挾茸兓坎?超過(guò)預(yù)設(shè)的壓緊量時(shí)都可以保證能夠封住介質(zhì)。
c、密封元件在溝槽中受介質(zhì)壓力時(shí)能利用自身的結(jié)構(gòu)均勻圓周方向壓力。當(dāng) V 組裝入溝槽中后，唇口部位有足夠的空間來(lái)變形和產(chǎn)生預(yù)緊壓力，不會(huì) 干涉和影響到鄰近部分的密封變形擠壓，這樣就保證了密封能夠很好效 果。
d、高壓環(huán)境中可以使用多重 V 型圈來(lái)保證密封的可靠性。
e、能夠耐沖擊壓力和振動(dòng)。水輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中存在較大的振動(dòng)和壓力脈動(dòng)，這種 V 組結(jié)構(gòu)的耐振動(dòng)和耐沖擊壓力的特性為水輪機(jī)長(zhǎng)期安全可靠運(yùn) 行提供了保證。
f、當(dāng)密封圈不能軸向套裝時(shí)可以切口、冷粘使用，甚至在 V 圈數(shù)量足夠多時(shí)，安裝時(shí)只要將切口互相錯(cuò)開(kāi)即可，也不會(huì)影響使用效果。這使得水輪機(jī)不拆卸葉片的情況下更換密封非常方便。
g、密封件的材料選用進(jìn)口德國(guó)拜耳公司的新型 PU-聚醚型聚氨酯，其整體綜合性能優(yōu)越。此材料耐磨性能是丁腈橡膠的 50 倍；耐油性能和聚硫橡膠 相當(dāng)比丁晴橡膠還要好；此材料還有很高的強(qiáng)度，在與橡膠硬度相同的情 況下，其拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度均比丁晴橡膠高出很多，在與塑料硬度相同 的情況下，其彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均比塑料高。
h、新型 PU-聚醚型聚氨酯具有很好的機(jī)加工性能，可以根據(jù)密封位置的實(shí)際 尺寸來(lái)設(shè)計(jì)、制造，這在一定程度上可以減少對(duì)密封面的修復(fù)需求。
四、改造方案
（1）不改變機(jī)組原有的密封腔結(jié)構(gòu)尺寸，為保證槳葉密封實(shí)現(xiàn)雙向密封，將密封結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)為雙向“V”型形式，即兩層V型密封條加X(jué)形支撐圈加一層反向的單層V形密封條，如圖2所示。
（2）V形密封條及X形支撐圈的材料為PU-聚醚型聚氨酯，X形支撐圈帶有裙邊，可與V型密封一起實(shí)現(xiàn)密封作用。
（3）根據(jù)新密封重新加工一套密封壓環(huán)，減小壓環(huán)的厚度，以增加密封腔的容積；
（4）外部壓蓋空缺處用尼龍材料填補(bǔ)，起到一定的密封作用。
（5）根據(jù)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果加工PU 密封組件，派有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行槳葉密封的安裝。
僅須在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行密封面質(zhì)量及尺寸進(jìn)行復(fù)核。如果密封面上有深度超過(guò)0.5mm 的凹陷坑，則進(jìn)行局部補(bǔ)焊及修磨處理。雙V 型結(jié)構(gòu)
b、按照實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)加工雙 V 型 PU 密封組件并送抵工地進(jìn)行安裝。密封組件按原設(shè)計(jì)空間擬采用內(nèi)、外各一道 V 型密封的結(jié)構(gòu)（見(jiàn)附圖）。按照 V 型密封的試驗(yàn)結(jié)果看，單道密封即可達(dá)到 10MPa 的耐壓強(qiáng)度，而掛治電 站槳葉密封的耐壓需求不超過(guò) 1MPa，安全裕度有充分的保證；至于密封壽 命，主要取決于密封面的粗糙度及波浪度，這在組裝前采用相應(yīng)的手段可 以保證達(dá)到要求。由于安裝密封件的空間受到限制，我們不推薦采用減薄 V 型密封件的厚度來(lái)增加密封件的圈數(shù)這種方法，因?yàn)樘〉?V 型密封件 存在自身剛度差、唇口穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，對(duì)密封效果反而不利。
c、按照轉(zhuǎn)輪的組裝程序進(jìn)行槳葉密封的密閉性試驗(yàn)及轉(zhuǎn)槳密封性能試驗(yàn)，達(dá)到合格要求后再進(jìn)行后續(xù)安裝程序。
d、從密封的結(jié)構(gòu)看，密封的使用效果還取決于 V 型密封唇口的壓緊量，而 此量與外側(cè)密封壓塊的穩(wěn)固有直接關(guān)系，因此，組裝時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧?確保密封壓塊不因水流的沖刷而發(fā)生松動(dòng)；另外，內(nèi)側(cè)彈簧彈力的均勻度 也直接影響到 V 型密封所受的壓緊力，因此，彈簧的制作需要有合適的品 質(zhì)保證。
槳葉密封改造實(shí)施后，經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行觀察，未發(fā)現(xiàn)輪轂有進(jìn)水現(xiàn)象，說(shuō)明掛治電廠輪轂進(jìn)水問(wèn)題得到了徹底解決，說(shuō)明這種密封結(jié)構(gòu)對(duì)解決水輪機(jī)槳葉漏油漏水問(wèn)題有著良好的應(yīng)用效果，對(duì)水電廠同類問(wèn)題具有良好的借鑒意義。
尹貴恒、湖南五凌電力工程有限公司? 410004
