【摘要】水轮机的主轴密封效果不好会造成主轴在工作过程中产生摩擦，损坏设备，随着磨损的增加还会造成漏水现象，降低水轮机的运行效率和使用寿命。文章概述了水轮机主轴密封的意义，探讨了水轮机主轴密封技术。
【关键词】水电站；水轮机；主轴密封；密封技术
一、主轴密封工作原理
水轮机的主轴密封主要分为停机密封和工作密封。停机密封主要起到辅助主轴密封的作用，它主要在水轮机停机检修过程中起到密封的作用。一般情况下水电站停机密封使用空气围带式密封形式较多，能占到百分之七十五左右，空气围带式密封主要的工作原理是在正常工作时，水轮机轴和围带排气之间保持一定距离间隙；需要进行停机检修时，会向水轮机轴和围带排气的空隙中充入一定压力的压缩空气，这时空气围带的橡胶会出现膨胀现象，使水轮机轴密封抱紧，阻止水出现泄漏现象。在运行状态下也存在密封，主要是橡胶活塞式密封。主要有移动橡胶环、转动环和密封座环三部分组成。转动环需要在水轮机轴上进行固定，使之与机组保持同步的转动。密封座环需要固定在内盖法兰的上面，一般情况下内部为U型设计，在U 型环内安放可移动的橡胶环，在橡胶环上每九十度钻一个8毫米的圆孔，对称两个为销子导向滑孔，确保橡胶环能沿着销子进行上下两个方向的运动。在圆周方向上不出现偏移现象。其余两个为冷却通水孔。座环U型底部进水孔的设计，从进入供水总管经电磁阀和手阀控制引水到进水孔，可以操作移动橡胶环向上移动使橡胶环和转动环接触，密封水轮机的漏水。
二、水轮机主轴密封控制技术
1、水轮机主轴的密封
（1）检修密封：检修密封按其结构型式可以分为：空气围带式、机械式和抬机式检修密封。但在实际中大多数运用空气围带检修密封。它主要由固定环和橡胶空气围带组成，在工作时，向空气围带充入0.4～0.7Mpa的空气压力，使空气围带橡皮膨胀，报紧主轴，防止水进入；当开机时，将空气围带里的压缩气体排除，使其收缩，让空气围带与主轴之间保持1.5～2mm的间隙。该检修密封结构简单，操作容易，密封效果好，大多数机组检修密封都用此种结构。
（2）工作密封：工作密封按照密封結构型式可以分为：平板密封、径向密封、盘根密封、端面密封以及迷宫环密封。
平板密封主要是利用单层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，目前在中小型轴流机组中还应用。径向密封它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，现在已经基本淘汰被端面密封所代替。盘根密封是由底封环、盘根、水封环、水封管和压盖等部件组成，它主要是靠底封环和压盖压紧套在中间的盘根，起到密封作用。该密封在小型卧式机组中使用比较普遍。端面密封有机械式和水压式两种。机械端面密封它是依靠弹簧将装有圆形橡胶块的圆盘拖起，使圆形橡胶块和固定在主轴上的不锈刚圆环紧贴起到密封作用。迷宫环密封的工作原理是在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。该种新型密封已逐步被推广，在多个电站中被应用，且运行效果较好。
2、水轮机大轴间隙密封
针对水轮机大轴间隙密封，通常水轮机结构设计一般设置有两种密封装置，一种是大轴端面密封，属动态密封，采用清洁水作为密封介质，用于阻断机组运行状态下转轮室与顶盖之间的水流串动；另一种是检修密封装置，属静态密封，采用压缩空气作为密封介质，用于阻断机组停机状态下转轮室与顶盖之间的水流串动。这样以来可以防止水淹轴承。当机组运行时，检修密封装置必须处于退出状态，当机组停机且密封水退出后，检修密封装置需处于投入状态。
3、实心围带结构
采用实心式心型密封条与密封座形成密闭气室，在投入气压时气压将密封条推向大轴并与大轴贴紧密封从顶盖上来的水，卸去气压后利用密封条自身的弹力和水压作用恢复到原来的位置。实心式心型气围带在使用中磨损变形，产生漏水，将密封槽径向尺寸增加2.0mm，使其满足心型橡皮条投入时在密封槽中移动距离的要求。当投入时压缩空气进入空气围带，使空气围带的凸出部位抱紧水轮机大轴，切断尾水以防水淹水车室。
三、水轮机密封的检修
在正式检修之前，应该准备好检修期间的材料，做好检修仪器设备的采购规划，根据检修的实际情况，准备好检修图纸、备品配件等。阅读任务书，了解具体的任务项目、指导书清单，了解检修难度，核实检修组内成员的实际情况，结合检修组长和组员的具体能力分配职责。对水轮机的振动、摆度、瓦温等数据信息进行记录，也要将主阀静水开关的时间进行必要的记录。导叶漏水量、导叶开关时间以及导叶压紧行程等也要记录在案。各个检修组应该准备好指导书、工单等审批工作，手续齐全之后，可以正式开始检修工作，并将指导书、工票等带到工作现场之中。与此同时，各个检修组的负责人应该完成安全、技术、风险等方面信息的交底，让每个工作人员都能够熟悉检修内容。还要在现场准备好相应的防护措施，防止检修过程中造成污染。
结语
水轮机是水电站发电的重要设备，一旦出现故障就会造成一定损失。为此，应该通过观察在这些障碍发生之前就予以排除，将设备故障可能造成的损失降低到最小。检修人员应该在检修的过程中秉持认真负责的态度，注意积累自己的经验好技能，对发现的问题及时处理，提升水轮机运行的安全性与可靠性，为水电站的健康发展做出贡献。
参考文献：
[1]董东旭，王涛.浅谈水轮机导轴承检修工艺的提高[J].电子设计工程，2013，（20）.
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