CN1057704A

CN1057704A - 无磨损不漏水的水轮机主轴密封

Info

Publication number: CN1057704A
Application number: CN91107267A
Authority: CN
Inventors: 杜西陵
Original assignee: DUTONG HYDRAULIC TURBINES POPULARIZATION AND DESIGNING INST
Current assignee: DUTONG HYDRAULIC TURBINES POPULARIZATION AND DESIGNING INST
Priority date: 1991-08-10
Filing date: 1991-08-10
Publication date: 1992-01-08

Abstract

现代水轮机主轴密封常因磨损而失效，迫使电站停机检修，造成经济损失；还由于空间很小，检修相当困难。

本密封利用装在主轴上的单级或多级泵轮和装在顶盖上的单级或多级阻流叶轮串联工作，能有效地把沿主轴方向漏泄的水送回到转轮内部空腔中去。由于旋转件和静止件间有间隙，所以没有磨损，因而寿命很长。

由于结构空间不大，把它装备在新制水轮机或改造已运转的水轮机都很方便；也适用于可逆机和水泵。

Description

本发明是一种用于水轮机主轴漏水的封水装置。它的特点是主轴旋转工作时，密封的旋转部件与静止部件间保持一定间隙、互不接触，因此没有相互摩擦磨损的问题;同时能保证不使一滴水流漏出机外。它适用于混流式、轴流式水轮机、可逆式水泵水轮机，也适用于水泵。既适用于装备新制机、更便于改造已运行的机组。现代水轮机主轴漏水问题，大都采用石棉盘根作填料的密封;或者采用橡胶与金属板贴合的摩擦密封;或者采用炭精或陶瓷与金属板贴合的摩擦密封等。所有这些密封装置都会磨损主轴，或者会自身相互磨损。机组运行一段时间漏水增大至一定程度，就必须停机检修，更换或修复磨损部件。由于密封装置的位置及空间狭小，检修相当困难。停机又造成不必要的经济损失。所以现代主轴密封磨损，是水电站、水泵站运行中的一件不愉快的问题。

国内外也有采用与本发明原理部分类似的水泵密封，但一般把它作为辅助密封，最后封水仍靠与它联合装置的密封-详见哈尔滨大电研究所著《水轮机设计手册》。

本发明的基本结构如附图1及图2。图中（1）为转轮的上冠，（2）为减压泄水孔，（3）为联轴螺柱，（4）为一级泵轮，（5）为一级阻流叶轮，（6）为二级泵轮，（7）为二级阻流叶轮，（8）为空气围带，（9）为主轴，（10）为积水箱，（11）为排注两用水管，（12）为抗磨环，（13）为橡胶平板。

本发明的工作原理是：经由转轮（1）外缘与顶盖（14）之间的间隙的漏水△Q流到空腔（15）后，有一部分经由一级泵轮（4）外缘与顶盖之间的间隙漏到空腔（17）后，一部分流回一级泵轮进口，并由此泵轮送回到空腔（15）。另一部分则通过一级阻流叶轮（5）流到空腔（18），并经由二级泵轮（6）的外缘与积水箱（10）之间的间隙漏到空腔（19），以后再通过二级阻流叶轮（7）流回到二级泵轮进口，并由此泵轮送回到空腔（18）。

因为最后无一滴水漏出本密封装置，所以实际上二级泵轮与二级阻流叶轮间的水流为等流量自循环。也因此一级泵轮与一级阻流叶轮间的水流也为等流量自循环也因此经由泄水孔（2）流向空腔（16）的水量也等于流入此空腔的△Q。

由于，长时间循环可能使水温升高，因此可由水管（11）不断注入少量冷却水以保温升不高。设若注入的是清水，则整个密封装置都是在无泥砂水中运转。因此本密装置的寿命将显著增长。这对多泥砂电站特别重要。

当机组安装为负值，在起动、停机低转速运转时，泵轮产生的扬程小于空腔（15）的水压力，这就需向空气固带（8）充气，使它箍紧在主轴（9）上，以制止或减小漏水。若有少量水漏入积水箱（10），可经管道（11）排入电站积水井中。此过程中空气围带与主轴是有摩擦的。根据橡胶轴承经验，有水润滑的橡胶制成的围带（8）是极其耐磨的。更由于此种工况时间极短，因此围带及轴颈也将长期不损坏。此空气围带在停机期间，则作为静止的止漏密封用。对于小型机组可代之以如附图2的平板密封，在正常运转时，如上所述由于泵轮作用，没有漏水通过。抗磨环（12）与橡胶平板（13）间保持间隙，互相间没有磨损。只当低转速或停机时由于漏水压力的作用，才使橡胶平板（13）贴附于抗磨环（12）之上，起到与上述围带相同的作用。

本发明在水力理论上的特点有三。其一是阻流叶轮的叶片为弯曲的形状，具有强烈的阻止水流通过的作用。其二是用泵轮与阻流叶轮串联，能有效地把自空腔（15）经由主轴方向漏出的水送回到空腔（15）中去。当水轮机安装负值很大的情况，比如特高水头机组、抽水蓄能机组的安装负值都可达数十米，这就需要多级的泵轮及阻流叶轮串联来达到把漏水送回到空腔（15）中去的目的。其三是阻流叶轮可为闭式如（7），也可为开式如（5）。

本发明在结构方面的特点是：利用了联轴螺柱（3）间的通道作为一级泵轮。整个装置的占有空间，特别在高度方向不大于现代各种密封装置。这就给新设计、特别对已运行机组的改造带来方便。

装置本发明所需要的泵轮及阻流叶轮的具体级数以及其尺寸，需要根据电站及机器的具体情况，通过计算决定。

按本发明原理设计的无漏水、无磨损的密封、已在水头186米，安装负4到负9米的，出力为13000千瓦的水轮机上满意地工作，故实施它并无困难。

Claims

1、一种利用固定在水轮机主轴上的泵轮将漏水送回到水轮机内腔，同时利用固定在静止部件上的阻流叶轮阻止漏水向前流动的装置作为水轮机主轴工作密封。其特征在于：

A、主轴上装有泵轮。

B、泵轮前或后装有阻流叶轮。

C、工作时旋转件和固定件间有间隙，不接触，无磨损。

D、主轴外有空气围带，其工作面为燕尾形。

2、按权项要求1A，利用主轴联轴螺柱间的通道作为泵轮;和固定在主轴上的专用泵轮。

3、按权项要求1A，泵轮为单级或多级。

4、按权项要求1B，阻流叶轮为单级或多级。

5、按权项要求4，阻流叶轮可为开式，也可为闭式。