CN105971802A - 一种水轮机活动导叶用弹性补偿金属型端面密封结构 - Google Patents

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高洪军
高欣
朴春光
吴继兵
戴然
李士军
王洪斌
胡奇
马增军
王嘉
董德焕
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    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/006—Sealing arrangements
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Abstract

本发明涉及一种水轮机活动导叶用弹性补偿金属型端面密封结构，布置在开有凹槽内的基体内，弹性补偿圈安装于基体凹底部，金属密封环布置在弹性补偿圈上部，固定压板I通过螺栓I固定在基体上，固定压板I压紧金属密封环的一侧翼，固定压板II通过螺栓II固定在基体上，固定压板II压紧金属密封环的另一侧翼，金属密封环一平面与活动导叶端部平面接触，形成密封副，封住过水通道，金属密封环另一平面与弹性补偿圈接触压紧，弹性补偿环为压缩状态。活动导叶在关闭位置时，活动导叶端面对金属密封环凸出过水通道部分进行挤压并移动，形成接触密封，弹性补偿环被进一步压缩，形成弹性补偿，达到封水作用。

Description

一种水轮机活动导叶用弹性补偿金属型端面密封结构
技术领域：
本发明所涉及一种水轮机活动导叶用弹性补偿金属型端面密封结构；
背景技术：
常规水轮机的正常停机，通过关闭活动导叶完成截断水流效果，最终达到停机作用。中、低水水轮机活动导叶端面密封一般采用弹性补偿非金属型端面密封结构，如图1所示。
非金属型端面通过活动导叶端面处设置压缩量较大的非金属密封实现密封效果，这种密封虽然可靠，但近年根据电站反馈，由于非金属密封的压紧量较大，同时没有进行有效的控制，导致密封件在活动导叶旋转过程中反复及过度挤压，密封件经常出现挤出、压溃的现象，严重影响密封件的使用寿命及效果，直接导致即使活动导叶关闭，但没有完全截断水流，且此漏水属于高速射流，会加速过流部件的气蚀破坏，增加维修成本；同时，漏水量较大时会导致机组无法停机，及停机过程中蠕动、水资源浪费等严重问题,造成电站质量事故，影响电站的安全、经济运行。因此解决非金属密封存在的缺点，已迫在眉睫。
发明内容：
本发明目的是提供一种水轮机活动导叶用弹性补偿金属型端面密封结构。技术方案为：基体(8)开设凹槽，弹性补偿圈(3)安装于基体(8)凹底部，金属密封环(4)布置在弹性补偿圈(3)上部，固定压板I(1)通过螺栓I(2)固定在基体(8)上，固定压板I(1)压紧金属密封环(4)的一侧翼，固定压板II(5)通过螺栓II(6)固定在基体(8)上，固定压板II(5)压紧金属密封环(4)的另一侧翼，金属密封环(4)一平面与活动导叶(7)端部平面接触，形成密封副，封住过水通道，金属密封环(4)另一平面与弹性补偿圈(3)接触压紧。
所述的一种水轮机活动导叶用弹性补偿金属型端面密封结构，弹性补偿圈(3)为凹型中空结构，弹性补偿圈(3)空心侧与基体(8)接触，弹性补偿圈(3)空心侧相对侧与金属密封环(4)压紧接触。
所述的一种水轮机活动导叶用弹性补偿金属型端面密封结构，金属密封环(4)为凸型结构，金属密封环(4)一侧翼与固定压板I(1)接触，金属密封环(4)另一侧翼与固定压板II(5)接触，金属密封环(4)短边与被密封活动导叶(7)端部平面接触，形成密封副，封住过水通道，金属密封环(4)长边与弹性补偿圈(3)压紧接触。
技术效果：
常规水轮机的正常停机，通过关闭活动导叶完成截断水流效果，最终达到停机作用。中、低水水轮机活动导叶端面密封一般采用弹性补偿非金属型端面密封结构。
非金属型端面通过活动导叶端面处设置压缩量较大的非金属密封实现密封效果，这种密封虽然可靠，但近年根据电站反馈，由于非金属密封的压紧量较大，同时没有进行有效的控制，导致密封件在活动导叶旋转过程中反复及过度挤压，密封件经常出现挤出、压溃的现象，严重影响密封件的使用寿命及效果，直接导致即使活动导叶关闭，但没有完全截断水流，且此漏水属于高速射流，会加速过流部件的气蚀破坏，增加维修成本；同时，漏水量较大时会导致机组无法停机，及停机过程中蠕动、水资源浪费等严重问题,造成电站质量事故，影响电站的安全、经济运行。
本发明水轮机活动导叶用弹性补偿金属型端面密封结构，其结构简单，无复杂部件，便于安装，制造成本低，可广泛应用于中、低水头段的立式水轮机活动导叶端面密封。
本密封结构采用金属密封环与活动导叶端面接触，有效增强了密封耐磨性能，减少活动导叶在旋转过程中对金属密封环的磨损量，从而提高密封使用寿命，降低电站经济运行成本。
同时，密封系统设置了弹性补偿环，弹性补偿环布置在金属密封环背侧，当活动导叶端部与金属密封环接触时，行成弹性补偿系统，增强密封效果，降低导叶漏水量。
由于金属密封密封环为凸型结构，安装时两翼通过固定压板I与固定压板II进行固定限位，金属密封环不会因活动导叶的反复旋转挤压而被挤出。同时，由于金属密封环设置固定压板，可以控制金属密封环凸出量，从而控制密封系统的压紧量在合理范围内，有助于提高金属密封环的使用寿命。
本发明达到的效果：
1、在活动导叶全关位置，保证活动导叶端面密封性能可靠，降低导叶漏水量；
2、提高密封环的耐磨性，延长使用寿命；
3、在与活动导叶端面接触时，具备弹性补偿功能；
4、有效控制密封环的压紧量；
5、有效固定金属密封环，保证其不被挤出；
6、布置紧凑，安装空间较小，便于安装；
7、结构简单化，较低制造成本。
工作原理：常规水轮机的正常停机，通过关闭活动导叶完成截断水流效果，活动导叶全关时要求上、下端面应具备可靠密封，防止漏水量大导致机组转动部分发生蠕动等危害。
本发明水轮机活动导叶用弹性补偿金属型端面密封结构布置在与活动导叶上、下端面对应的基体上，活动导叶非关闭位置时，金属密封环凸入过水通道，通过固定压板I、II限位固定，弹性补偿环为压缩状态；活动导叶在关闭位置时，活动导叶端面对金属密封环凸出过水通道部分进行挤压，形成接触密封，弹性补偿环被进一步压缩，形成弹性补偿。
附图说明：
图1：弹性补偿非金属型端面密封结构图
图2：本发明处于安装状态的主视图
图3：本发明处于活动导叶非关闭状态的主视图
图4：本发明处于活动导叶关闭状态的主视图
具体实施方式：
如图2所示，本发明为一种水轮机活动导叶用弹性补偿金属型端面密封结构，基体8开设凹槽，弹性补偿圈3安装于基体8凹底部，金属密封环4布置在弹性补偿圈3上部，固定压板I1通过螺栓I2固定在基体8上，固定压板I1压紧金属密封环4的一侧翼，固定压板II5通过螺栓II6固定在基体8上，固定压板II5压紧金属密封环4的另一侧翼，金属密封环4一平面与活动导叶7端部平面接触，形成密封副，封住过水通道，金属密封环4另一平面与弹性补偿圈3接触压紧。
所述的一种水轮机活动导叶用弹性补偿金属型端面密封结构，弹性补偿圈3为凹型中空结构，弹性补偿圈3空心侧与基体8接触，弹性补偿圈3空心侧相对侧与金属密封环4压紧接触。
所述的一种水轮机活动导叶用弹性补偿金属型端面密封结构，金属密封环4为凸型结构，金属密封环4一侧翼与固定压板I1接触，金属密封环4另一侧翼与固定压板II5接触，金属密封环4短边与被密封活动导叶7端部平面接触，形成密封副，封住过水通道，金属密封环4长边与弹性补偿圈3压紧接触。
如图3所示，在活动导叶7处于非关闭状态，活动导叶7上、下端面与基体8平面间间隙为L1，金属密封环4凸入过水通道尺寸为L，L值大于L1，金属密封环4通过固定压板I1、固定压板II5限位固定,弹性补偿环3为初始安装压缩状态。
如图4所示，当活动导叶7处于关闭状态，金属密封环4在活动导叶7端面挤压下沿箭头方向移动，移动量a为L-L1差值，弹性补偿环3被进一步压缩，金属密封环4凸出过水通道面与活动导叶7端面形成弹性接触密封面，达到封水作用。

Claims (3)

1.一种水轮机活动导叶用弹性补偿金属型端面密封结构，其特征是：基体(8)开设凹槽，弹性补偿圈(3)安装于基体(8)凹底部，金属密封环(4)布置在弹性补偿圈(3)上部，固定压板I(1)通过螺栓I(2)固定在基体(8)上，固定压板I(1)压紧金属密封环(4)的一侧翼，固定压板II(5)通过螺栓II(6)固定在基体(8)上，固定压板II(5)压紧金属密封环(4)的另一侧翼，金属密封环(4)一平面与活动导叶(7)端部平面接触，形成密封副，封住过水通道，金属密封环(4)另一平面与弹性补偿圈(3)接触压紧。
2.根据权利要求1所述的一种水轮机活动导叶用弹性补偿金属型端面密封结构，其特征是：所述的弹性补偿圈(3)为凹型中空结构，弹性补偿圈(3)空心侧与基体(8)接触，弹性补偿圈(3)空心侧相对侧与金属密封环(4)压紧接触。
3.根据权利要求1所述的一种水轮机活动导叶用弹性补偿金属型端面密封结构，其特征是：所述的金属密封环(4)为凸型结构，金属密封环(4)一侧翼与固定压板I(1)接触，金属密封环(4)另一侧翼与固定压板II(5)接触，金属密封环(4)短边与被密封活动导叶(7)端部平面接触，形成密封副，封住过水通道，金属密封环(4)长边与弹性补偿圈(3)压紧接触。
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