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          渦輪流量計主軸密封運行缺陷與解決方法

          發布時間:2019-11-02  發布作者:

          某水電廠的渦輪流量計組主軸密封在運轉中,曾幾次出現了密封漏水過多、橡膠米粉圈燒焦等問題。為此,本文從該水電廠渦輪流量計存在的問題及處理情況入手,對問題出現的原因以及對應的解決措施展開探究。
          某水電廠裝有 4 臺混流式水輪發電機組,機組的總裝機容量達到了 1200MW。之前 4 臺發電機組型號為HLA286A - LJ - 800。在 2014 年,3# 機渦輪流量計更換成為了 HLA773a - LJ - 800 的渦輪流量計,它的額定出力為307MW,額定流量為 580m3 /s,額定轉速為 75r/min,額定水頭為 59.4m。其他數據與原來的型號大致相同。在更換渦輪流量計時,主軸密封與頂蓋內圓的聯接結構與大小出現了一定的變化,但是渦輪流量計大軸、橡膠圈封圈的大小與結構、回轉輪等沒有變化。為了在維修時更加方便,回轉環利用螺栓與密封支架連在一起,并放置于橡膠密封圈之上。在正常運轉時,主軸密封會有少許水滲出,并從橡膠密封環與回轉環抗磨塊中流出,利用座環與頂蓋上的排水孔排出。存在問題及處理情況
          (1)2015 年 6 月,3 號機組在工作時,產生焦味。通過檢查后得出結果是密封水壓太大所引發的,于是減小主軸密封水管內的開關,讓密封水壓降低。操作之后,但是焦味還是沒有變淡的跡象,并且出現水箱密封水變渾的問題,于是相關人員增大閥門,焦味減小,但機組沒工作多久,就發現了在密封的地方具有噴射狀漏水的情況。于是立馬和調度中心取得了聯系,在征得其同意后,進行了停機處理,方便觀察主軸密封漏水的缺陷。在停機后,通過檢查發現水是從轉環與主軸密封支座中噴出的,噴水口弧長度在20 ~ 30mm 之間。通過下閘抽水后,利用低壓氣把橡膠密封圈處頂起。擰開轉環與主軸密封支座之間的螺栓,讓轉換升高,就可以清楚地看到在看到轉環和密封圈相互連接的區域有著大小不一的焦化裂紋,并發現了一個缺口。它的長度在 20 至 30mm,深度為 2 至 3mm。把密封圈拿出來檢查,并沒有出現另外的問題。通過分析對橡膠密封圈展開更換,回裝前把新的密封圈固定在銷孔的較高處,封圈內的“V”型水槽較高處弄出一個寬 20mm,深 15mm 溝槽,它的水孔數量和原來的密封圈上的要保持相同;匮b完畢后,進行充水測驗,讓水壓位于 0.03 ~ 0.05MPa 后,轉環和密封圈的接觸情況良好,漏水處于正常情況。投入使用后,能夠正常工作,搶修工作完畢。
          (2)2017 年 8 月時,在檢查過程中發現 2 號機組的主軸密封漏水提升,頂蓋水位持續上漲(此時水頭 54.65,P=270MW)。通過水泵排水、改變主軸密封水壓后,依然無法減少主軸密封的漏水量。在增多水泵抽水時,把 2號 機 組 的 負 荷 改 變 為 270MW - 200MW - 150MW -90MW - 30MW, 之 后 再 升 為 250MW, 通 過 觀 察, 能夠發現排水量幾乎與漏水量相同。按照主軸密封的漏水狀況,能夠申請停機處理漏水較大的問題。通過下閘抽水后,能夠發現噴水口弧長為 50 ~ 60cm,轉環與密封支座中的圓形橡膠被水沖出,能夠看到轉環與主軸密封支座的 36 顆M16×35 螺栓(A3),其中有 13 顆已經被剪斷。把轉環與主軸密封支座上的螺栓擰開后,吊起轉環,取出斷留在螺孔中的剩余螺栓。通過低壓頂起橡膠密封圈,此時,能夠發現在 +X 方向橡膠密封圈固定銷處的橡膠密封圈被卡死,取出后發現沒有其他問題,對定位銷處展開修磨,回裝橡膠密封圈,并更換強度更高的螺栓。維修完成后,投入正常使用。原因分析主軸密封漏水過多的原因
          2.1.1+X 方向的橡膠密封圈被卡死。橡膠密封圈銷孔作
          為橡膠與金屬相連,由于轉環的不斷運動,在外力的作用下橡膠密封圈銷孔逐漸出現了變形,使得橡膠密封圈無法進行上下的靈活運動而導致卡死。
          2.1.2 轉環與主軸密封圈相連的螺栓被剪斷
          (1)在緊固螺栓的過程中,預緊力矩太大,其預緊力矩為 149N·m,但是作業人員使用的是電力扳手,其力矩為 300 至 600N·m。預緊力太大,十分容易讓螺栓被拉斷;
          (2)之前使用的 A3 螺栓強度上無法滿足要求,它的機械性能等級只有 4.8 級,屈服強度為 320N/mm 2 ,抗拉強度有400N/mm?;(3)機組在運轉中交變應力導致螺栓被剪斷;
          (4)轉環與主軸密封圈的 Φ4mm 盤根脫離應有位置,從而使得螺栓承受了全部外力,造成了連接面摩擦力減少,從而使得轉環變得松弛,使得螺栓被剪斷。橡膠密封圈有缺口被燒焦的原因
          (1)機組振動,主軸密封含沙量大與水壓過高,從而使得橡膠密封圈出現了缺口。
          (2)操作不正確。如果聞到橡膠密封圈出現焦味時,錯誤的認為是主軸密封水壓太大而造成的,從而為了降低水壓而使得閥門的開口更小,使得橡膠密封圈的燒焦情況更為嚴重。
          (3)尾水水位太高。當橡膠密封圈出現異味時,尾水水位處于 168 至 172m,與其相連的轉輪室水壓遠遠大于密封區域的水壓,在密封及其支座間隙中間的水流沖擊下,通過機組與尾水水壓的作用,把橡膠密封圈沖向外部,并達到密封蓋水槽中,和主軸密封水融合在一起,使得密封蓋水槽中的壓力不斷增加,加強了轉環和橡膠密封圈中的摩擦力,使得橡膠密封圈被燒焦。出現密封蓋水槽中水壓過高的因素與密封水自身的壓力沒有關系,而與尾水水位太高相關。尾水中的水壓超過了密封水壓,于是產生了“反壓”的情況。在提升了閥門打開程度后,超過密封水壓的尾水又倒流到169m 層水箱中,從而降低了密封蓋水槽中的壓力,這也可以從密封水邊渾濁證實。對應的解決措施
          把原有的兩個限位桿添加到現在的 4 根限位桿,使得密封圈擁有更好的定位效果,使得其不會由于轉環抗磨塊的作用而卡住,讓密封圈無法正常浮起。并且可以在密封限位桿孔中使用 AB 膠把橡膠板與該孔一起封堵上,讓橡膠密封環和橡膠板頂部的潤滑水槽相契合,水槽需要限制在 15 至20mm 深之間。除此之外,還能夠在橡膠密封圈之前的限位孔中添加上銅套,讓銅套和密封座上的限位桿能夠連接在一起,而不和橡膠連接,從而增強了密封橡膠圈的靈活性。在端面密封蓋上具有 180°的差距,在直徑的地方開兩個孔,同時與密封環下面連在一起。通過 G1 水管與 162m高程的水箱緊緊相連,在密封圈與水箱連接處添加上一個閘閥。水箱的底部安裝高程需要達到 162m,大小需要達到500mm×200mm×800mm。水箱底部需要與 G1 排水管相連,利用腳踏板把水排在座環中。水管中的閥門在水量過大時,或尾水大于 166m 時開啟,從而降低尾水的“反壓”情況。使用屈服強度達到了 640N/mm 2 ,抗拉強度為 800N/mm 2 ,機械性能達到8.8級的M16×35螺栓。在緊固螺栓時,預緊力矩需要達到 149N·m,并除去轉環和主軸密封支座的 Φ4mm 盤根,并在轉環和主軸密封中添加密封膠。
          結語
          機組主軸密封在運轉中出現的問題,大多都是因為尾水水位太高所形成的“反壓”效果,螺栓緊固預緊力、螺栓質量較差、橡膠密封圈卡澀等多種原因造成的。在對主軸密封展開技術改造及消缺時,需要充分研究、了解當前設備的結構與運作機制,并積極探究問題出現的原因,從而針對性地提出解決的方法。除此之外, 在水電廠的運作過程中,需要制定好事故的緊急處理方案,分析設備可能出現哪些問題,如何高效地解決這些問題,并做到了然于心,如此才可以確保機組高效、穩定、安全地運轉。

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