刘钢钢，张延智，刘大双

（黄河水利水电开发总公司，河南省济源市 459017）

0 引言

小浪底工程[1]位于黄河干流上，坝址处多年平均含沙量为37kg/m3，厂房布置6台300MW的混流式水轮发电机组，额定转速107.1r/min，额定水头112m，工作水头67.91～141.67m，水头变化幅度大，是河南电网装机容量最大的常规水电站，承担着河南电网的调峰、调频和事故备用任务。

小浪底水电站水轮机[2]主要由转轮、主轴、导水机构、筒阀、主轴密封、顶盖、蜗壳、尾水管等构成。机组在运行过程中，蜗壳内水流会沿着机组主轴转动部件与固定部件之间窜入顶盖。为阻止蜗壳内的水进入顶盖，水轮机布置了主轴密封装置[3]。若水轮机主轴密封封水效果不好，将会导致漏水量变大，造成水轮机导轴承被淹，甚至出现机组事故停机情况，严重威胁水电站的安全稳定运行[4-5]。

1 主轴密封存在的问题

小浪底工程水轮机主轴密封装置[6]主要包括支持环、浮动环、嵌入式摩擦环及滑环四部分，主轴密封装置局部结构如图1所示。

机组运行时，现场采用扬程为95m的水泵给主轴密封持续供水，浮动环在主轴密封水浮力、弹簧弹力、自重、顶盖下腔压力及主轴密封盘根与支持环之间摩擦力的联合作用力下处于动态平衡，根据机组运行工况不同而上下浮动。主轴密封高压水在嵌入式摩擦环与滑环之间会形成约5μm的高压水膜，利用高压水封低压水的原理，以阻止流道中的水过多进入顶盖。

图1 主轴密封局部结构Figure 1 Shaft seal local structure

由于黄河汛期泥沙含量高，易造成主轴密封部件的严重磨损[7]。……