[发明专利]立轴混流式水轮机顶盖主轴密封漏水抑制装置

说明书

本发明公开了立轴混流式水轮机顶盖主轴密封漏水抑制装置，包括固定连接在主轴上的螺栓保护罩、固定连接在顶盖上腔上的固定密封座和固定连接在主轴上的抗磨环。螺栓保护罩的上端面固定连接有转动密封圈，转动密封圈的外侧壁上焊接有叶片筋板，转动密封圈的内侧壁上设置有右旋梯形螺纹。固定密封座将转动密封圈和叶片筋板罩住，在固定密封座的内上壁的内侧连接有固定密封圈，固定密封圈的外侧壁上设置有左旋梯形螺纹，左旋梯形螺纹与右旋梯形螺纹相对设置。在固定密封座的顶部固定连接有压板，压板上设置有耐磨橡胶，抗磨环位于耐磨橡胶的上方。本发明实现了机组停机状态、开停机过程和运行等全工况下不漏水，具有较高的应用和推广价值。

技术领域

本发明涉及立轴混流式水轮机的顶盖主轴密封领域，具体涉及立轴混流式水轮机顶盖主轴密封漏水抑制装置。

背景技术

现有电站水轮机型号为：HLA542-LJ-215，为立轴混流式水轮机，额定转速500r/min，其顶盖主轴密封分为主轴工作密封和主轴检修密封，主轴工作密封采用迷宫环式结构，主轴检修密封采用空气围带式结构。水轮机在实际运行中，转轮止漏环会产生少量渗水，这些渗水会沿着主轴与主轴密封之间的间隙进入机坑，妨碍其它设备的正常运行，渗水量的多少与主轴工作密封间隙大小成正比关系。主轴密封正常情况下主要在机组停机状态或开停机过程中会出现渗水情况(由于转轮设计有泵板装置，在机组达到额定转速后，主轴密封处不会有渗水溢出)。

主轴工作密封由固定螺纹泵轮、转动螺纹泵轮和密封座组成，均为两半组合结构。因主轴工作密封固定和转动螺纹泵轮间隙过大，而导致机组在带负荷情况下出现大量渗水情况，严重影响了机组的安全稳定运行。

国内外针对立轴混流式水轮机主轴工作密封的结构型式可以分为以下几类：

(1)平板密封。平板密封主要是利用橡胶板与固定在主轴上的不锈钢转环端面形成密封，靠水压力进行密封，其结构简单。

(2)径向密封。径向密封是由若干块扇形碳精块在钢扇形块内靠弹簧紧压在主轴上，形成一层层的密封，在密封圈内开有小排水孔，将漏出的水由此排出。

(3)端面密封。端面密封有机械和水压式两种。机械端面密封是依靠弹簧将装有圆形橡胶块的圆盘托起，使圆形橡胶块和固定在主轴上的不锈钢圆环紧贴起到密封作用。橡胶密封环固定在水轮机的顶盖(或支持盖)上。

(4)迷宫环密封。其工作原理是在水轮机转轮顶部设有泵板装置，由于泵板的吸出作用，主轴法兰始终处于大气之中，轴与轴封间不接触并只有一层空气，该密封有极长的寿命。该主轴工作密封为不接触迷宫型，由紧靠着轴上的转动套、密封箱和主轴密封排水管等部件组成。在水轮机正常运行情况下，整个负荷范围内密封盒上无水压。转轮上的泵板随转轮一起旋转防止水和固体进入主轴密封，同时泵板排水管防止沙或固体物质积在水机顶盖下，并将透过上止漏环的少量漏水通过泵板排水管排至尾水。

以上主轴工作密封的常用结构型式主要存在以下问题和缺点：

(1)平板密封因长期与转动环端面接触，易产生磨损，密封效果欠佳且使用寿命短，需经常性更换，增大了检修维护人员的工作强度。

(2)径向密封结构复杂，安装检修困难，弹簧性能不易保证，摩擦后径向自调量小。它主要用于清洁水中密封，在含泥沙水中其耐磨性较差。

(3)端面密封结构简单，好调整，但弹簧受力不均匀，容易发生偏卡、磨损，密封性能不稳定。

(4)迷宫环密封在立轴混流式水轮机应用较广泛，但在机组停机或开停机过程中因转速下降会或多或少出现渗水现象。

目前各种主轴工作密封方式均不能达到机组在停机状态、开停机过程和运行状态下主轴密封处均不渗水的目的。

发明内容