CN101566119A - 可调式间隙密封及漏水处理装置 - Google Patents

Abstract

可调式间隙密封及漏水处理装置属于一种在水轮发电机组中水轮机的主轴密封装置，尤其涉及一种在卧式水轮发电机组中水轮机主轴的可调式间隙密封及漏水处理装置。该装置主要由固定式静密封环、可调式转动密封环，在转动密封环或其外侧的主轴上固装的甩水环，以及护罩和在护罩上设置的接水槽等组成。该装置能将主轴密封的漏水控制在最小范围，并将漏出的水流进行彻底处理后使其无法进入轴承，从而使水轮发电机组能够安全稳定连续及满负荷运行。

Description

可调式间隙密封及漏水处理装置

所属技术领域

可调式间隙密封及漏水处理装置属于一种在水轮发电机组中水轮机的主轴密封装置，尤其涉及一种在卧式水轮发电机组中水轮机主轴的可调式间隙密封及漏水处理装置。

背景技术

目前，水轮机主轴的密封装置有在主轴与机壳间由压盖压入石棉等密封材料的盘根密封装置；由抗磨环及橡皮板组成的橡胶平板密封装置；由转环、密封块、弹簧或压力水等组成的机械式或液压式端面密封装置；由碳精密封块、顶紧块、弹簧、润滑水管等组成的径向密封以及水泵密封等密封装置。并且还有将主轴与外壳的间隙设置在较小的状态下，在位于外壳外侧的主轴上固装甩水环及护罩的密封结构。

由于以上各接触式密封装置，均通过压盖、弹簧、压力水等向接触面施加一定程度的外力后，才能阻止由水轮机转轮与其外壳间窜入的未作功前便进入主轴密封的压力水流。因水轮机属于长期不间断运转的机械，因此在水轮机运转很短的时段内便可将接触密封结构的动静接触面部件损毁，从而使压力水流从主轴密封中漏出。漏出主轴密封的水流在主轴表面离心力的作用下四处飞溅，飞溅至主轴顶部的漏水便会不断地再次落向主轴表面，最终从主轴表面与水导轴承及推力轴承的间隙中窜入该轴承的油箱内。由于油箱内的润滑稀油在主轴转动时不断地循环，因此窜入油箱内的漏水不但不能沉向润滑稀油的底层，而且迅速与润滑稀油混为一体，并使润滑稀油乳化变质。变质后润滑稀油因其润滑性能的下降会很快导致承受巨大水推力的推力轴承及水导轴承的烧瓦事故。当进入水轮机的压力水流中含有泥沙时，接触密封的动静接触面损毁更快，从而使无间隙的接触密封结构，在水轮机运转很短的时段内便成为大间隙的运行状态。间隙设置在较小的状态下并在其外侧固装有甩水环及护罩的密封结构，当其间隙因水流及其泥沙的磨损而不断增大后，很难再将其间隙恢复至其原来的状态，并且其甩水环甩向主轴上方的漏水将会再次落向主轴表面后最终进入轴承。

公告号为CN2422490Y公开的《卧式水轮机主轴密封装置》由安装在顶盖上的一个密封箱，密封箱内主轴上安装的一个一端为法兰盘状另一端为锥形状的转环，转环与顶盖之间通过压环固装的一个橡胶平板等组成，并在密封箱上与转环锥形环相对的地方有一个与锥形相对应斜面。其不足之处是橡胶平板为接触式密封结构，当其损毁后即有大量压力水流从大圆周的间隙内直接喷出后从密封箱和主轴间漏出，并且从密封箱落在转环锥形内表面的水流，将会由转环带入密封箱的斜面，并从斜面流动至主轴表面后漏出。因此，该装置即不能控制漏水量，又不能彻底阻止漏水进入水轮机轴承。

由于主轴密封的漏出是由未作功前便进入水轮机转轮与其外壳间的压力水流造成，在转轮上设置的泄水孔又因其泄水方向与转轮运转时离心力的方向相反，使该水流无法有效排出，甚至会出现反向充水的可能。因此，当水轮机在满负荷状态运行时，进入主轴密封的压力水流的水压最大，从而造成的漏水也最大。为防止漏水进入轴承，必须要减去水轮机的部分负荷，从而使机组无法在满负荷状态下长期稳定地运行。此外，当主轴密封的漏水过大时还会造成淹没机房及设备等更大损失的事故。而主轴与水轮机外壳之间的相对运动使主轴密封的漏水问题至今无法彻底解决。因此，在水力发电生产中，主轴密封的漏水问题到目前为止仍然是水轮发电机组不能安全稳定连续及满负荷运行的最大根源。

发明内容

本发明的目的在于克服以上现有技术中存在的严重不足，而提供一种能将主轴密封的漏水控制在最小范围，并将漏出的水流进行彻底处理后使其无法进入轴承，从而使水轮发电机组能够安全稳定连续及满负荷运行的可调式间隙密封及漏水处理装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

可调式间隙密封及漏水处理装置，包括主轴、主轴外围的机壳和机壳上固装的固定式静密封环，并且包括甩水环及护罩，其特征在于：在主轴外围的机壳上固装的固定式静密封环外侧的主轴上装置可调式转动密封环，在转动密封环或其外侧的主轴上固装甩水环，在位于静密封环、转动密封环和甩水环的上半部的机壳、轴承盖或其它静止部件上固装护罩及护罩位于甩水环上半部的外缘下方设置的接水槽。

本发明所述的可调式间隙密封及漏水处理装置，也可以主要是由主轴外围的机壳上固装的固定式静密封环，静密封环外侧的主轴上装置的可调式转动密封环和在转动密封环上或其外侧的主轴上固装的甩水环组成。

本发明所述的可调式间隙密封及漏水处理装置，还可以主要是由水抡机原有的主轴密封装置外部的主轴上或轴承外侧的主轴上单独固装的甩水环或固装的甩水环和其上半部设置的护罩及接水槽组成。

本发明所述的可调式间隙密封及漏水处理装置，还可以主要是由在主轴外围的机壳上固装的固定式静密封环和静密封环外侧的主轴上装置的可调式转动密封环组成。

本发明所述的可调式间隙密封及漏水处理装置，其甩水环的表面或转动密封环及主轴上还可以设置辅助甩水环，并在甩水环及辅助甩水环的外缘还可以设置叶片。

本发明所述的可调式间隙密封及漏水处理装置，其转动密封环或主轴表面位于动静密封面的内侧部位也可以设置叶片。

本发明所述的可调式间隙密封及漏水处理装置，其甩水环上半部的外缘下方设置的接水槽两侧的出水部位位于甩水环外沿的外侧。

将动静密封面间的间隙由转动密封环调整至接近正负零的状态后，将转动密封环固定在主轴上，从而使动静密封面间的间隙处于最小状态，并使转动密封环跟随主轴一起转动。

当水轮机转轮与其外壳间的压力水流进入主轴与动静密封环的内侧时，压力水流只能从动静密封面间的间隙漏出，而该间隙又处于最小状态，从而使漏出的水量很小。从动静密封面间间隙的下方漏出的水流则靠其自重自行排出，从动静密封面间间隙的上方漏出的水流则由甩水环及其叶片甩向静密封环的顶部后靠其自重排出，或者由甩水环及其叶片甩入护罩下方的接水槽后从其两侧排出。在从立式机组的动静密封面间的间隙漏出的水流聚积在其下方后可由水泵排出。

甩水环及辅助甩水环的外缘设置的叶片对漏水在甩出甩水环边沿时能产生向前的推力，使漏水甩出甩水环后落在其前方静密封环的顶部或护罩上设置的接水槽内。从而使原来只靠甩水环边沿处的离心力垂直向上甩出的漏水无法再次落在甩水环的顶部或主轴表面后进入轴承的油箱内。

在转动密封环或主轴表面位于动静密封面的内侧部位设置的叶片，则能有效减小动静密封面入水口处的水压，从而能够减小动静密封面间的漏水量。

甩水环上半部的外缘下方设置的接水槽两侧的出水部位位于甩水环外沿的外侧时，从接水槽两侧靠自重流出的水流在直接落向下方的过程中不会落在甩水环的表面后再次将其带到主轴表面。

当动静密封面间的间隙因漏水及其泥沙的磨损增大后，将转动密封环向内推进，使动静密封面间的间隙再次调整至接近正负零的状态，并将转动密封环再次固定在主轴上。

根据以上所述的的构成情况和工作过程，该发明具有如下有益的效果和显著的进步：

1.该装置能将从主轴密封中漏出的水流进行彻底处理后排出，使漏水无法进入轴承，从而对水轮发电机组的安全稳定连续及满负荷的运行提供了可靠保障。

2.该装置能将主轴密封的漏水控制在最小范围。从而会大大减轻排水系统的排水压力。

3.因该装置的动静密封面间未施加任何外力，因此会大大延长其动静密封面的使用寿命。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作详细的说明。

图1是将一台现有卧式水轮发电机组的主轴密封装置改装为可调式间隙密封及漏水处理装置的剖面图，该图清晰表达了该装置的整体布置结构。

图2是将一台现有卧式水轮机主轴的盘根密封装置改装为可调式间隙密封及漏水处理装置的剖面图。

图3是在一台卧式水轮机原有的主轴密封装置之后的主轴上加装漏水处理装置的剖面图。

图4是在大型立式水轮机中装设可调式间隙密封装置的剖面图。

以上各图中的标号分别代表：1.导叶；2.泄水孔；3.止水环；4.转轮；5.主轴；6.控制环；7.机壳；8.静密封环；9.辅助甩水环；10.叶片；11.甩水环；12.护罩及接水槽；13.转动密封环；14.填料；15.压盖；16.轴承；17.排水管；18.示流器；19.原有主轴密封装置；20.检修密封；21.抬机密封；22.水泵。

具体实施例

图1示出了本发明的第一个实施例。该实施例详细说明了将一台现有的水轮发电机组的主轴密封装置改装为可调式间隙密封及漏水处理装置的整体结构事例。

如图1所示：主轴5的端部装置有具有泄水孔2的转轮4，转轮4外围装置有机壳7和导叶1，转轮4与机壳7之间设置有止水环3。在主轴5外围的机壳7上固装固定式静密封环8，静密封环8外侧的主轴5上装置可调式转动密封环13，在转动密封环13上固装甩水环11，甩水环11上设置有辅助甩水环9，甩水环11和辅助甩水环9的外缘分别设置有叶片10和叶片10′。在转动密封环13尾端装置有压盖15，压盖15与转动密封环13之间压入填料14。在位于转动密封环13和甩水环11及辅助甩水环9的上半部的机壳7上固装护罩及其接水槽12，并使接水槽位于甩水环11上半部的外缘下方，接水槽两侧的出水部位位于甩水环11外沿的外侧。在甩水环11及接水槽12的下方设置有排水管17，排水管17的出水端设置有示流器18。

将动静密封面间的间隙由转动密封环调整至接近正负零的状态后，将转动密封环通过压盖及填料固定在主轴上，从而使动静密封面间的间隙处于最小状态，并能使转动密封环跟随主轴顺利转动。

在甩水环及辅助甩水环的外缘设置的叶片，能使即将甩出甩水环外沿的水流产生向前的推力，从而使水流落入静密封环的顶部或护罩下方的接水槽中。压盖及填料即能将转动密封环和主轴固定在一起，又能将转动密封环和主轴间的间隙严密封堵。

当水轮机转轮与其外壳间的压力水流进入主轴与动静密封环的内侧时，压力水流只能从动静密封面间的间隙漏出，而动静密封面间的间隙又处于最小状态，从而使漏出的水量很小。从动静密封面间间隙的下方漏出的水流则靠其自重自行排出，从动静密封面间间隙的上方漏出的水流则由辅助甩水环及其叶片甩向静密封环的顶部后靠其自重排出，并将甩向甩水环顶部的漏水由该甩水环及其叶片逐步甩入护罩下方的接水槽后从其两侧排出。因动静密封面间未施加任何外力，从而使动静密封面的使用寿命会大大延长。

当排水管出水端示流器的指针指向较大刻度时，动静密封面间的间隙则因漏水及其泥沙的磨损处于较大状态。此时即可将转动密封环向内推进，使动静密封面间的间隙再次调整至接近正负零的状态，并将转动密封环再次固定在主轴上。

图2示出了本发明的第二个实施例。该实施例详细说明了将一台现有水轮机主轴的盘根密封装置改装为可调式间隙密封及漏水处理装置的结构事例。

如图2所示：在主轴5外围的机壳7位于装置原盘根压盖的部位固装固定式静密封环8，静密封环8外侧的主轴5上装置可调式转动密封环13，在转动密封环13上固装甩水环11，甩水环11的外缘设置有叶片10。在转动密封环13尾端装置有压盖15，压盖15与转动密封环13之间压入填料14。

将动静密封面间的间隙由转动密封环调整至接近正负零的状态后，将转动密封环通过压盖及填料固定在主轴上，从而使动静密封面间的间隙处于最小状态，并能使转动密封环跟随主轴顺利转动。

当水轮机转轮与其外壳间的压力水流进入主轴与动静密封环的内侧时，压力水流只能从动静密封面间的间隙漏出，而动静密封面间的间隙又处于最小状态，从而使漏出的水量很小。从动静密封面间间隙的下方漏出的水流则靠其自重自行排出，从动静密封面间间隙的上方漏出的水流则由甩水环及其叶片甩向静密封环的顶部后靠其自重排出。

当动静密封面间的间隙因漏水及其泥沙磨损至较大状态后，将转动密封环向内推进，使动静密封面间的间隙再次调整至接近正负零的状态，并将转动密封环再次固定在主轴上。

图3示出了本发明的第三个实施例，该实施例详细说明了在一台水轮机原有的主轴密封装置之后的主轴上加装漏水处理装置的结构事例。

如图3所示：在位于水轮机的原有主轴密封装置19之后的主轴5上固装甩水环11，甩水环11的外缘设置有叶片10。在位于甩水环11上半部的轴承16和原有主轴密封装置19上固装护罩及其接水槽12，并使接水槽位于甩水环11上半部的外缘下方，接水槽两侧的出水部位位于甩水环11外沿的外侧。

从原有主轴密封装置的下方漏出的水流则靠其自重自行排出，从原有主轴密封装置的上方漏出的水流的一部分从护罩表面落下后靠其自重自行排出，另一部分则由甩水环及其叶片逐步甩入护罩下方的接水槽后从其两侧排出。

图4示出了本发明的第四个实施例，该实施例详细说明了在一台大型立式水轮机中装设可调式间隙密封装置的结构事例。

如图4所示：在主轴5与其外围的机壳7之间设置有抬机密封21，机壳7的顶部固装有固定式静密封环8，静密封环8的底部设置有检修密封20，其顶部的主轴5上装置有可调式转动密封环13，在转动密封环13位于动静密封面的内侧部位设置有叶片10。在转动密封环13的顶端装置有压盖15，压盖15与转动密封环13之间压入填料14。在静密封环8外围的机壳7上还装置有排水水泵22。

将动静密封面间的间隙由转动密封环调整至接近正负零的状态后，将转动密封环通过压盖及填料固定在主轴上，从而使动静密封面间的间隙处于最小状态，并能使转动密封环跟随主轴顺利转动。

当水轮机转轮与其外壳间的压力水流进入主轴与动静密封环的内侧时，在转动密封环位于动静密封面的内侧部位设置的叶片能够减小动静密封面入水口处的水压，从而能够减小动静密封面间的漏水量。从动静密封面间间隙漏出的水流则聚积在机壳顶部后由水泵排出。

当动静密封面间的间隙因漏水及其泥沙磨损至较大状态后，将转动密封环向下推进，使动静密封面间的间隙再次调整至接近正负零的状态，并将转动密封环再次固定在主轴上。

Claims (7)

1.可调式间隙密封及漏水处理装置，包括主轴、主轴外围的机壳和机壳上固装的固定式静密封环，并且包括甩水环及护罩，其特征在于：在主轴外围的机壳上固装的固定式静密封环外侧的主轴上装置可调式转动密封环，在转动密封环或其外侧的主轴上固装甩水环，在位于静密封环、转动密封环和甩水环的上半部的机壳、轴承盖或其它静止部件上固装护罩及护罩位于甩水环上半部的外缘下方设置的接水槽。

2.根据权利要求1所述的可调式间隙密封及漏水处理装置，其特征还在于：该装置也可以主要是由机壳上固装的固定式静密封环，其外侧的主轴上装置的可调式转动密封环和在转动密封环或其外侧的主轴上固装的甩水环组成。

3.根据权利要求1所述的可调式间隙密封及漏水处理装置，其特征还在于：该装置还可以主要是由水轮机原有的主轴密封装置外部的主轴上或轴承外侧的主轴上单独固装的甩水环或固装的甩水环和其上半部设置的护罩及接水槽组成。

4.根据权利要求1所述的可调式间隙密封及漏水处理装置，其特征还在于：该装置还可以主要是由机壳上固装的固定式静密封环和其外侧的主轴上装置的可调式转动密封环组成。

5.根据权利要求1、2或3所述的可调式间隙密封及漏水处理装置，其特征还在于：甩水环的表面或转动密封环及主轴上还可以设置辅助甩水环，并在甩水环及辅助甩水环的外缘还可以设置叶片。

6.根据权利要求1、2或4所述的可调式间隙密封及漏水处理装置，其特征还在于：转动密封环或主轴表面位于动静密封面的内侧部位也可以设置叶片。

7.根据权利要求1或3所述的可调式间隙密封及漏水处理装置，其特征还在于：甩水环上半部的外缘下方设置的接水槽两侧的出水部位位于甩水环外沿的外侧。

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