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摘要：目前国内的灯泡贯流式水轮发电机组的主轴密封结构形式主要由工作密封和检修密封组成。检修密封为空气围带式密封；工作密封为迷宫环间隙密封，平板密封加径向盘根密封的组合形式。运行过程中，主轴密封填料盘根容易损坏、烧毁，加之机组主轴存在较大的轴向窜动量使平板密封性能变差，造成机组主轴密封漏水大，影响机组水导轴承及设备的安全运行。为彻底解决此问题，需对该机组主轴密封装置进行改造。
关键词：主轴密封；护盖；转环；编织纤维盘根
一、旧、新主轴密封系统组成及特点
1.旧主轴密封系统的组成和特点
灯泡贯流式水轮发电机组的主轴密封系统，通常由检修密封和编织盘根组成的工作密封组成，主轴密封系统的组成和特点如下：
旧工作密封的径向盘根采用4条编织盘根，材料为GFO编织纤维盘根，在4条盘根中间设置1条工字环，靠轴向压紧编织盘根使其径向尺寸变大，与转环紧密接触从而达到止水的目的。在实际运行中，压缩行程调整不适、工字环旋转过程中刮编织盘根及润滑水流量不足等原因，且由于是靠编织盘根与水机轴转环接触磨擦起到密封作用，故盘根磨损较快，需经常更换盘根。提高了运行成本。
2.新主轴密封系统的组成和特点
新主轴密封系由“迷宫环”、“L形密封”及开口“D形密封”三道径向工作密封和一道检修密封（空气围带）组成。
2.1.采用“迷宫环”结构：“迷宫环”与护盖的间隙只有1.5～2mm，转轮室的工作压力水通过三道“迷宫环”后，极大减小了水压和流速，起到了第一道密封的作用。
2.2.“L形密封”：是该结构的主要工作密封，该密封采用耐磨性能较好的聚氨脂材料制成，其特殊形状有利于阻挡工作压力水，起到第二道密封作用；该密内圆双向皆开有润滑水槽，通水润滑后，可大大减缓密封的磨损速度，从而极大提高了“L形密封”的使用寿命。且在使用周期内无需调整和更换，从而提高了装置的运行可靠性。
2.3.开口“D形密封”也采用的聚氨脂材料制成，开口密封与转环之间为接触式密封，开口密封有其特殊结构，使其具有自润滑和磨损自补偿功能，故漏水量较小，且使用寿命较长，为第三道密封。
2.4．检修密封（空气围带）采用耐磨性较好的氯丁橡胶压制而成，气嘴直接与外部风管联结，无中间环节，故密封性能优良；气嘴布置在检修密封座与检修密封盖的合缝处，安装、更换、维护方便。
二、施工过程及工艺
1．施工准备
1.1．新主轴密封装置在安装前应进行全面清扫、检查。对与大轴法兰、导叶内配水环延伸段法兰相配合的主要部件的尺寸进行复核。
1.2．安装尺寸复核无误后，拆除原主轴密封装置所有部件。
1.3．清理大轴法兰与护盖相配合的把合面、止口、螺孔的锈及杂物。
1.4．清理导叶内配水环延伸段法兰与检修密封座相配合的把合面、止口、螺孔的锈及杂物。
2．施工过程
2.1．护盖的安装
2.1.1．将护盖分瓣吊入灯泡体，在大轴指定位置按要求进行组圆。
2.1.2．在主轴法兰止口密封位置上按要求安装Φ8mm的橡胶圆条。
2.1.3．将护盖安装在主轴法兰上，止口入位，按要求对称旋紧把合螺栓。
2.1.4．对护盖外圆进行盘车，在+Y和+X方向分别架一块百分表，以+Y方向为第1点，沿圆周逆时针方向均匀取8个测量点，进行盘车。分别记录8个点的绝对摆动值，记录8个点位的摆度值，微调护盖把合位置，使摆度的绝对值及全摆度值均小于0.25mm。
2.2．转环的安装
2.2.1．将转环分瓣吊入灯泡体，在大轴指定位置上按要求进行组圆。
2.2.2．在护盖止口密封位置上按要求安装Φ4mm的橡胶圆条。
2.2.3．将转环把合在护盖上。
2.2.4．对转环外圆进行盘车（盘车方法与护盖相同），记录8个点位的摆度值，微调转环把合位置，使摆度的绝对值及全摆度值均小于0.25mm。（盘车数据见下表）。
2.2.5．按要求把紧把合螺栓，要求把合力矩为300N.m。
2.3密封座的安装
2.3.1．将密封座分瓣吊入灯泡体，在大轴指定位置上按要求进行组圆。
2.3.2．在检修密封盖止口密封位置上按要求安装Φ4mm的橡胶圆条。
2.3.3．按总装图所示位置，将密封座、检修密封盖、检修密封座三者把合在安装在导叶内环配水环延伸段法兰上，预旋紧把合螺栓。
2.3.4．调整密封座，使L型密封安装位置与转环外缘之间间隙均匀，调整均匀后对称把紧把合螺栓。
2.3.4．在总装图指定位置上钻铰两个定位销孔，打入两只Φ20×80内螺纹锥销，将密封座、检修密封盖二者定位于检修密封座上。
2.4．“L形”密封的安装
2.4.1．将L型密封圈按图示方向及角度切开，将其套在转轴上，再用406胶将其对齐粘接成圆环，将切口对准+Y方向。
2.4.2．将L形密封圈安装于密封座指定位置上，用L形密封压环压住密封圈，对称将L形密封压环把合在密封座上。测量L形密封圈与转环间隙(该间隙设计值为0.5～1.0mm)。
2.5．开口“D形”密封的安装
2.5.1．先将开口“D形”密封封支撑环，按装配图所示位置安装在密封座上。把紧把合螺栓。
2.5.2．将开口“D形”密封圈按图示方向及角度切开，将其套在转轴上，再用406胶将其对齐粘接成圆环，将切口对准+Y方向。
2.5.3．将开口“D形”密封圈开口方向朝里，装入开口密封支撑环卡槽内。开口“D形”密封圈与转环之间紧密接触，并具有一定的压缩量(压缩量单边约1.0～1.5mm)。
3.5.4．将开口“D形”密封压环安装在口密封支撑环指定位置上，压住开口密封圈，用不锈钢螺栓对称把紧。
三、结束语
新型的主轴密封装置采用的均为径向密封方式，对轴向窜动量较大的贯流式水轮发电机组，具有良好的改造效果。主轴密封改造结束后，从运行来看，目前各种运行功况均达到预期的效果，漏水量明显减小，通过1年多的运行，在第二年检修检查时，发现转环的磨损极小，改造可以说取得较好的效果。
参考文献：
[1]《水利水电建筑安装安全技术工作规程》，水力电力出版社，1982
[2]刘云编著《中小型水轮发电机的安装与维修》，机械工业出版社，1998
[3]林亚一编著《水轮发电机的安装与维修》，中国水力水电力出版社，2000
[4]GB/T8564-2003《水轮发电机组安装技术规范》
[5]SL573-2012《灯泡贯流式水轮发电机组运行检修规范》