六甲1#、2#机组水轮机顶盖排水系统改造.pdf

广西水利水电 G U A N G X I WA T E R R E S O U R C E S&H Y D R O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 0 1 4 ( 6 ) 机电技术 六甲1 # 、 2 样 机组水轮机顶盖排水系统改造 苏家敏 ， 陈昌凡 ( 广西建设集团有限公司金城江水力发电厂， 广西金城江5 4 7 0 0 0 ) 【 摘要] 六甲水电站 1 、 2 机组原主轴密封均采用橡胶平板式密封方式， 设备运行期间顶盖漏水量大， 时常因抽水泵 故障导致水淹水导轴承， 针对这一问题对水轮机主轴密封型式和排水方式进行改造。改造后， 节省排水能耗和检 修费用， 运行3 年效果 良好。 【 关键词] 水轮机顶盖； 排水系统； 原理； 改造 [ 中图分类号] T M3 1 2 ． 2 [ 文献标识码] B 【 文章编号】 1 0 0 3 — 1 5 1 0 ( 2 o 1 4 ) 0 6 一 【 ) ( 】 5 8 — 0 3 1 概 况 六 甲水电站于 1 9 6 5 年 1 1 月动工兴建 ， 安装 2 台 匈 牙利产卡普兰 K 0 2 0 ／ 6 — 1 8 7 0 V L水轮发 电机组 。 自 1 9 6 8 年运行 至今 已近 4 0 年 ， 已趋于老化和带病 运行状态。2 0 0 9 年 1 O 月至2 0 1 1 年 5 月进行增容改 造 ， 装设 2 台四川德阳东方 电机技改服务有 限公司 生产的Z D 5 4 8 一 L J 一 1 9 5 水轮发电机组 ， 按设计要求 改造后机组顶盖排水采用水泵排水方式 ， 依靠放置 在水车室内两 台型号为 2 T C 一 2 7 ， 转速 2 9 0 0 r ／ mi n ， 排量 1 1 n l ／ h ， 功率 1 ． 5 k W 的 自吸水泵将 主轴密封 漏水及顶盖漏水排往集水井 。根据原机组实 际运 行情况 ， 自吸泵在机组备用 、 运行时总是投入 ， 一是 耗费厂用电， 二是长期运行极易发生故障抽不上 水 ， 导致水淹水导轴承 。为此 ， 对顶盖排水系统 进 行 了改造。 2 机组顶盖排 水 系统改造 基于轴流式水轮发 电机组结构 型式 限制 。其 水轮机顶盖积水( 主要是主轴密封止水 面的漏水形 成的 ) 只能依靠水泵排人集水井 ， 无 法像大多数混 流式机组那样 自流排 出。如果水泵 或控制 回路 出 现故障积水无法排除， 会导致水淹顶盖、 淹没轴承 等事故 。水导轴 承透平油进水会影响油膜并 引起 轴颈锈蚀。 当水 淹水导轴承后必须进行停机更换 油槽透平油并清洗水导 ， 处理水导轴瓦 ， 检查水泵 控制回路等工作， 不仅加大工作量 ， 而且停机造成 电站较大 的经济损失 。为此 ， 必须对顶盖排水 系统 进行改造 ： ①主轴密封型式的改造； ②顶盖积水排 水方式的改造。 2 ． 1 主轴密封型式改造 2 ． 1 ． 1 橡胶平板式密封方式工作原理及缺 陷 2 0 0 9 年改造前 ， 六 甲水 电站 的 1 " - 4 机组 ， 拔 贡 水电站的 1 " - 5 机组均采用双层橡胶平板式密封装 置。平板密封主要是靠两块环形封水平板橡胶在 密封座 内的水压作用下发生挠曲变形 ， 分别压紧各 自对应 的密封环 ， 达到封水的 目的 ， 其 中上封水橡 皮板和下封水橡皮板 固定在密封座上不动 ， 上 、 下 转动环把紧在主轴上和主轴一起旋转 ， 密封座 内的 压力水从外部接入， 摩擦面靠密封压力水的少量渗 漏水来润滑冷却 ， 从上部渗漏 出来 的水用排水管通 过水泵排走 ( 见图 1 ) 。 、、 ——／ 主 轴 封座／ 图1 橡胶平板式密封方式工作原理示意图 橡胶平板式密封方式存在以下缺陷 ： ①密封效 果不是很好， 抬机时漏水 ； ②使用寿命没有其他类 【 收稿 日期】 2 0 1 4 -1 1 - 2 0 [ 作者简介】 苏 家敏 ( 1 9 7 7 ) ， 男 ( 壮族 ) ， 广西大化人 ， 广西建设集团有限公 司金城 江水 力发电厂助理T程师 ， 主要从事水 电站生产技术管理及 机械检修T作 。 58 广西水利水电 G U A N G X I WA T E R R E S O U R C E S&H Y D R O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 0 1 4 ( 6 ) 型密封长 ， 特别是汛期水流含泥沙多 ， 橡胶平板更 易磨损， 每年检修都需要检查， 更换 ； ③不符合节能 的要求 。 2 ． 1 ． 2 接触式机械端面密封方式工作原理及优点 ( 1 ) 接触式机械端面密封 ， 它是依靠弹簧将装 有耐磨不锈钢的静止环顶起 ， 使静止环和固定在主 轴上的不锈刚转动环紧贴起到密封作用， 此类密封 止水效果好 ， 使用寿命长， 易于维护； ( 2 ) 按 目前水 电厂推行 的少人值班运行方 式 ， 从维护及节能方面考虑， 此类型的主轴密封适合本 厂现行要求 。 2 ． 2 排水方式的改造 综合 维护 、 节 能及本 厂机组结构 因素考虑 ， 通 过 比对 图纸 ， 现场勘测 ， 采取 了顶 盖 自流排水 的方 式 ， 将水 自流排往集水井 。在顶盖水导轴承座安装 平面 ， 5 、 6 导叶套筒之间 ， 割开一个约 7 0的孑 L ， 焊 接上填料 函 ， 孔对应 的座环位于蜗壳末 端 ， 掏空一 个约 7 5 孔直至 口径为 3 0 0 0 mm的引水管内部 ， 将 一 口径 D N 6 5 无缝钢管从引水管壁过到蝴蝶阀后部 穿出 ， 排至集水井( 见图2 ) 。座环处连接管为 D N 6 5 内丝， 管外壁与座环， 蜗壳焊为整体， u T 探伤无碍后 防腐处理 。安装好顶盖后 ， 拧入 D N 6 5 外丝排水管 ， 丝扣处涂螺纹密封胶防止漏水。压人填料 、 上 紧压 盖止漏 ( 见 图3 ) 。通过改造后 ： 进行排水量测量 ， 常 态下排水管径 D N1 5 ， 常压下水流满管， 流速0 ． 4 m／ s ， 流量0 ． 3 5 I T I ／ h 流水量。 图2 自流排水管走 向示意图 图3 自流排水管止漏安装示意图 2 ． 3 经济效益 按 年机组可用小 时数 ： l 机组 7 9 5 8 h ， 2 机组 7 6 1 7 h 计 ， 改造前后年 能耗见 表 1 ， 从表 1 可 以看 出 ： 改造后两 台机组共节约能耗 7 3 1 3 2 ． 1 k W ． h ， 改 造前 l 、 2 机组检修主轴密封人工费用约 5 3 2 0元 ， 改造后主轴密封 只以检查为主 ， 对于引水管 中架设 的排水 管 ， 要进行 焊道检查 ， 防腐处理 ， 人 工费很 少 ， 两台机组只需 4 0 6 ． 0 0 元 ， 改造效益显著 。 表 1 改造前后经济效 益比较表 + 可用小( 漏) 排水量／ m 年能耗／ ( k W h ) 检修人1 _ 费／ 元 ⋯时数／ h 改造前改造后改造前改造后改造前 改造后 1 7 95 8 8 7 5 38 2 7 8 5．3 3 8 2 0 2 8 3 5 ． 6 26 6 0 2 0 3 ． 0 0 2 7 61 7 8 3 7 8 7 2 6 6 6 36 5 6 5．5 7 9 9 ． 8 26 6 0 2 0 3 ． 0 0 注 ： 1 ．水 泵功率 1 5 k W， 排水 量 5 0 I ll ／ h ； 2 ． 检修T费 以2 0 1 1 年河 池丁程建设造价， 机械T、 起重丁、 油漆T单 日 人工费总和。 3 结语 至 2 0 1 3 年 止 ， 六 甲 1 、 2 机组顶 盖排水 系统改 造经过近 3 年 的运行 ， 检修检查没有 出现任何 问题 ， 无论从设备能耗 ， 人工投人等方面来看 ， 证 明改造 是成功 的。此类改造 ， 对于轴流机组的顶盖积水采 取 自流排出是一次大胆尝试 ， 可供类似小水 电站的 增容改造工程参考。 参考文献 ⋯ 1 周德智冰 轮机的主轴密封【 J J ．东方电机， 1 9 9 8 ( 1 ) ： 1 8 — 2 7 ． 【 2 】 奇成光．轴流式水轮机的典型结构分析【 J ] ． 红水河， 2 0 1 0 ， ( 2 ) ： 7 — 1 0 ． ( 责任编辑： 周群) 5 9 苏家敏 ， 陈 吕凡： 六甲 1 、 2 机组水轮机顶盖排水系统改造 Tu r b i n e h e a d c o v e r d r a i n a g e s y s t e m mo d i fic a t i o n f o r No ． 1 a n d No ． 2 u n i t s o f L i u j i a Hy d r o p o we r S t a t i o n S U J i a — mi n，CHEN C h a n g — f a n ( J i n C h e n g J i a n g Hy d r o p o w e r P l a n t o f G u a n g x i C o n s t r u c t i o n G r o u p C o ． ， ， J i n C h e n g J i a n g 5 4 7 0 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e m a i n s h a ft s e a l i n g o f N o ． 1 a n d N o ． 2 u n i t s o f L i u j i a H y d r o p o w e r S t a t i o n w a s o r i g i n a l l y fl a t p l a t e t y p e r u b b e r s e a l i n g ． T o o mu c h l e a k a g e f r o m t u r b i n e h e a d c o v e r h a d f r e q u e n t l y l e a d t o t h e t u r b i n e g u i d e b e a ri n g wa s fl o o d e d d u e t o p u mp f a i l u r e ． I n v i e w o f t h i s p r o b l e m，ma i n s h a f t s e a l i n g a n d d r a i n a g e s y s t e m we r e mo d i f e d ．Op e r a． t i o n o f t hr e e y e a r s s i n c e t he mo d i fic a t i o n ha s d e mo n s t r a t e g o o d e f f e c t s wi t h l e s s p umpi ng e ne r g y c o n s u mp t i o n a n d ma i n t e na n c e c o s t ． K e y wo r ds：Tu r b i n e h e a d c o v e r ； d r a i n a g e s y s t e m； p rin c i p l e ； mo d i fic a t i o n ( 上接 第 5 1页) Co n s t r uc t i o n t e c hn o l o g y f o r c us h i o n ma t e r i a l u ps t r e a m s l o pe f a c e o f c o nc r e t e f a c e -s l a b r o c k fil l d a m L I Xi a n ( G u a n g x i H y d r o e l e c t r i c C o n s t r u c t i o n B u r e a u ， N a n n i n g 5 3 0 0 0 1 ， C h i n a ) Abs t r a c t ：An i n t r o d u c t i o n wa s ma de o n t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f f a c e —s l a b r o c k fil l d a m 。ma i n c o n s t r u c t i o n t e c h n 0 l o ． g i e s f o r c u s hi o n ma t e r i a l u ps t r e a m s l o pe f a c e，t h e t e c h n i c a l p r o g r a ms a n d a p pl i c a t i o n e f f e c t s o f s l o pe r o l l e r c o mp a c — t i o n r e i n for c e me n t t e c h n o l o g y，e x t r us i o n s i d e wa l l c o ns t r u c t i o n t e c hn o l o g y，s h i f t s i de wa l l c o n s t r uc t i o n t e c h n o l o g y a nd t ur n— o v e r for m s l o p e r e i n f o r c e me n t t e c h n o l o g y ． K e y wo r d s：Co ns t ru c t i o n t e c h no l o gy ； u p s t r e a m s l o pe f a c e； c u s h i o n ma t e r i a l ； c o n c r e t e f a c e —s l a b r o c k fil l da m ( 上接 第 5 4 页) De s i g n o f r e v e r s e b a l a nc e fla ng e f o un da t i o n o f wi nd g e n e r a t o r HU Yu — — g u i ( G u a n g x i E l e c t r i c P o w e r I n d u s t r y I n v e s t i g a t i o n D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e ， N a n n i n g 5 3 0 0 2 3 ， C h i n a ) Abs t r a c t ：Re v e r s e ba l a n c e f l a n g e s h a v e b e e n a d o pt e d for c o n n e c t i o n be t we e n wi n d g e ne r a t o r t o we r a n d f o un d a t i o n a t ma n y wi n d p o w e r s t a t i o n s o f Ch i n a ． B a s e d o n a n a l y s i s o f s t r u c t u r a l a n d f o r c e s c h a r a c t e r i s t i c s o f r e v e r s e b a l a n c e fla n g e f o un d a t i o n，t h e a u t h o r p u t f o r wa r d s o me de s i g n i d e a s a bo ut c o mbi n a t i o n p a r t s o f p r e -s t r e s s e d a n c h o r s ，con— c r e t e s t r uc t u r e a n d t e mp e r a t ur e c o n t r o 1 ． Ke y wo r ds ：Re v e r s e ba l a n c e fla n g e ； wi n d po we r g e n e r a t o r u ni t ； f o u n d a t i o n； pr e — — s t r e s s e d a n c h o r ； t e mp e r a t u r e c o n t r o l