应伟刚，何 霞，杨 琼，李 炬

（1.黄河电力检修工程公司，西宁 810006；2.黄河水电运行公司，西宁 810006）

引言

随着低水头径流式水电站的开发，灯泡贯流式机组凭借其投资低、安装工期短、检修方便等优势越来越被广泛应用。广西长洲水利枢纽工程布置15台灯泡贯流式水轮发电机组，单机容量42MW，总装机容量为630MW，内江6台机，外江9台机。水轮发电机组设备分别为由天津阿尔斯通水电设备有限公司 （简称：天阿机组）、哈尔滨电机厂有限责任公司东芝水电设备 (杭州)有限公司联合体 （简称：哈电机组）、东方电机股份有限公司 （简称：东电机组）制造，是国家“西电东送”计划和实施西部大开发战略的重点项目。其中3号、4号、7号、8号、12～15号机组共8台机组为哈电机组，5号、6号、10号、11号机组共4台机组为东电机组，1号、2号、9号机组共3台机组为天阿机组。在2007年长洲水利枢纽工程1号机组、2号机组 （以下简称1F、2F）投产运行期间,机组的主轴密封水流量中断成为机组停机的主要原因。

主轴密封能有效地阻挡水流从主轴与顶盖之间的间隙外溢，防止水轮机导轴承及顶盖被淹，维持轴承和机组的正常运行。主轴密封做为水轮机一道重要保护装置，如果出现严重问题，就有水淹厂房的危险，直接影响机组的安全稳定运行。

1 流量中断的原因

1F、2F机组在正常运行中上位机报主轴密封水流量中断信号，流量显示8L/min，密封水压力0.1MPa，主轴密封温度过高50℃报警事故停机。

事故分析组根据现场情况及图纸分析，提出应从主轴密封水系统 （包括主轴密封管路自动化元件、机组主轴密封技术供水系统）和机组主轴密封装置进行全面检查，彻底查找造成机组事故停机的原因。

1.1 主轴密封管路自动化元件

（1）主轴密封管路上压力变送器探头被锈蚀，造成供水压力显示降低。

（2）主轴密封管路上示流计探头被锈蚀，造成发供水流量降低信号及流量中断信号。

1.2 主轴密封技术供水系统

（1）主轴密封技术供水总阀或系统管路漏水、堵塞、阀门掉头造成供水中断。

（2）主轴密封技术供水系统滤过器堵塞造成供水中断。

（3）主轴密封技术供水离心泵：出口未达到流量要求，流量阀组阀芯未打开。

1.3 机组主轴密封装置

（1）机组主轴密封环卡组损坏：水压自调整端面式密封调整装置弹簧损坏，平衡腔内因浮游生物、贝类、水藻，因其繁殖速度极快，淤积平衡腔不能自由浮动，造成密封间隙过小，造成流量中断。

（2）机组主轴密封环烧损：平衡腔内的浮游生物、贝类、水藻，因其繁殖速度极快，淤积平衡腔不能自由浮动，造成密封间隙过小、浮动环卡阻，造成流量中断。

2 检查结果

根据事故分析组要求，逐一进行了主轴密封管路自动化元件、主轴密封技术供水系统、机组主轴密封装置检查。

（1）在检查1F主轴密封技术供水系统滤过器时发现，滤过器安装倒置，电器部分在滤过器下部,造成电器部分进水而误发主轴密封水流量中断信号。

（2）在检查2F主轴密封装置时发现，设计时要求漏水量不大于240 L/min，漏水集中用管路排出。但实际供水压力过低，满足不了实际压力要求，直接造成主轴密封水降低，同时平衡腔内因浮游生物、贝类、水藻的快速繁殖，淤积平衡腔不能自由浮动，密封间隙过小，造成主轴密封水流量中断。

下面就根据1F、2F检查情况，提出防止主轴密封水流量中断的几种措施。

3 防止主轴密封水流量中断几种措施

对于如何防止主轴密封水中断，造成机组事故停机，根据原设计联络会、设计图、现场实际情况，可以通过以下几个方面解决。

3.1 水质方面

直接使用未处理的坝前西江上游水是造成压力传感器和示流器探头锈蚀、主轴密封环卡组损坏的主要原因，首先要解决水质问题。

内、外江厂房各安装全自动一体化净水器（两台），布置在坝面34.40米层厂房下游侧；各厂房各设置加药装置 （2台），布置在厂房24米层副厂房下游侧；厂房各设置主轴密封供水泵2台 （单级单吸卧式离心水泵，布置在厂房6米层副厂房下游侧；各设置清水池 （2个），布置在厂房28米层副厂房下游侧；各设置滤水器CLSC-B型2台、滤水器CLSC-II型2台，布置6米层副厂房下游侧。

全自动一体化净水器系统图如图1所示。水源取自坝前西江上游水库，经粗滤、精滤后分别供轴承油冷却器和主轴密封用水。轴承油冷却器由机组冷却器供水泵加压供水，主轴密封供水则由主轴密封供水泵将水加压至位于坝顶34.4m高程的一体化净水器。经全自动一体化净水器装置，沉淀、过滤净化后的水存储在位于副厂房28.0m高程的清水池内，再通过管道供至6米层副厂房上游侧主轴密封技术供水总管供机组主轴密封用水。从而改善上游水源的问题。

3.2 运行方面

合理拟定贯流式机组一体化净水器的运行方式。运行时间的长短、虹吸方式对主轴密封水的水质有一定的影响。应多做虹吸，改善水质的根本问题。

3.3 日常维护及检修方面

（1）示流器检查

主轴密封水示流器报流量中断报警，应首先检查示流器显示情况，长洲水利枢纽所采用的示流器均为图鲁克系列带流量大小指示灯的示流器，现场检查较直观。

（2）滤芯堵塞处理

检查供水阀门、技术供水系统滤水器粗滤、精滤压差正常，全自动一体化净水器净化后出水正常。主轴密封水滤过器前后压差不大于0.03MPa。对主轴密封技术供水系统，滤水器及连接管路用检修低压气0.6MPa吹扫。

（3）日常检修维护

针对不同厂家的主轴密封结构形式不同，对运行期间出现的主轴密封流量中断采用相应的方式、方法。结构不同对密封水流量变化要求不同，也是导致在汛期时，水位落差小、水质差、发生流量低及流量中断造成事故停机现象发生的原因。

a）哈电机组

其主轴密封型式采用平板加梳齿组合密封，并设有密封压紧量的自动调整装置。主轴密封应有较小的漏水量，其漏水量不大于35 L/min。密封结构如2所示。

图2 平板加梳齿组合密封式结构示意图

b）东电机组

其主轴密封形式是间隙密封加径向盘根的组合形式。主轴密封的漏水量不大于35 L/min，总的密封排水量不大于75 L/min。密封结构如3所示。

该机型自机组投运以来，也一次都未报主轴密封流量中断信号，主轴密封水漏水量较小。

c）天阿机组

其主轴密封型式为水压自调整端面式，漏水量不大于240 L/min，漏水集中用管路排出。密封结构如4所示。

图3 间隙密封加径向盘根的组合形式结构示意图

在机组投运以来，只有该类型机组报主轴密封流量中断信号时，造成机组停机。对此，进行主轴密封检修，调整螺栓、弹簧、压盖，对密封浮动环灵活度进行动作检查。用检修低压气（0.6MPa）吹扫主轴密封水连接管路及平衡腔，开机检查流量正常，但在汛期运行一段时间后仍未消除。对此在主轴密封滤过器前加装管道泵，与平衡腔供水管连接并加装控制阀（注：调节浮动环平衡腔压力以免压力过高，造成密封磨损），在机组出现流量低时投入，以保证机组流量正常。

图4 水压自调整端面式结构示意图

图5为广西长洲水利枢纽贯流式水轮机发电机组主轴密封水简单示意图。从图中可以看出三个制造厂家的主轴密封水管线因主轴密封的形式不同管线布置也不同，图中也画出天阿机组的主轴密封管线改造前后的示意图。

图5 长洲水利枢纽贯流式水轮机发电机组主轴密封水简单示意图

4 措施效果分析

4.1 一体化净水器系统效果

通过在内、外江厂房各安装全自动一体化净水器系统，经过几年的对水质的取样分析，以2009年6月份水质为例：进水口水质为Ⅲ类水，经全自动一体化净水器系统处理为I类水,解决了夏天由于浮游生物、贝类、水藻淤积平衡腔不能自由浮动，主轴密封间隙过小，造成主轴密封水流量中断而事故停机的问题。

4.2 管道泵效果

继天阿机组2F机主轴密封滤过器前加装管道泵后，逐步在1号机组、9号机组主轴密封滤过器前也加装管道泵，也有效解决了主轴密封流量下降的问题。

通过技术改造解决了各机型主轴密封水流量中断的源头问题，极大减少了检修、维护人员工作量，同时加大自动化元件、滤芯堵塞的处理工作，使各机型由于主轴密封水流量中断造成机组非停事件减少至 “零”。

5 结论

通过对主轴密封水流量中断造成机组事故停机原因的检查处理，可以看出对于不同的主轴密封结构形式，检查方法基本一致。因此，对于防范主轴密封水流量中断的措施具有一定的借鉴性。

为减少因主轴密封水流量中断引起机组事故停机，首先应在水质面采取净化措施。现在全国各水电站都有关于 “如何防止主轴密封流量中断措施”的成熟经验，一体化净水系统在水质不佳的电厂都有应用，净化后水质可以满足主轴密封系统的高水质要求，从而保证机组安全稳定运行。其次，要合理拟定贯流式机组一体化净水器的运行方式。 同时，加强对主轴密封系统的日常维护及检修工作。日常巡回时对流量计显示不正确、滤芯堵塞做到专人负责，有缺陷及时消除；针对不同厂家的主轴密封结构形式，对主轴密封流量大小进行不同的检修工艺调整，提高检修工艺水平，做到有效管理，减少机组事故停机的次数，延长运行周期，确保发挥机组的最大经济效益。

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