CN112160860A - 立轴混流式水轮机顶盖主轴密封漏水抑制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了立轴混流式水轮机顶盖主轴密封漏水抑制装置，包括固定连接在主轴上的螺栓保护罩、固定连接在顶盖上腔上的固定密封座和固定连接在主轴上的抗磨环。螺栓保护罩的上端面固定连接有转动密封圈，转动密封圈的外侧壁上焊接有叶片筋板，转动密封圈的内侧壁上设置有右旋梯形螺纹。固定密封座将转动密封圈和叶片筋板罩住，在固定密封座的内上壁的内侧连接有固定密封圈，固定密封圈的外侧壁上设置有左旋梯形螺纹，左旋梯形螺纹与右旋梯形螺纹相对设置。在固定密封座的顶部固定连接有压板，压板上设置有耐磨橡胶，抗磨环位于耐磨橡胶的上方。本发明实现了机组停机状态、开停机过程和运行等全工况下不漏水，具有较高的应用和推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及立轴混流式水轮机的顶盖主轴密封领域，具体涉及立轴混流式水轮机顶盖主轴密封漏水抑制装置。
背景技术
现有电站水轮机型号为：HLA542-LJ-215，为立轴混流式水轮机，额定转速500r/min，其顶盖主轴密封分为主轴工作密封和主轴检修密封，主轴工作密封采用迷宫环式结构，主轴检修密封采用空气围带式结构。水轮机在实际运行中，转轮止漏环会产生少量渗水，这些渗水会沿着主轴与主轴密封之间的间隙进入机坑，妨碍其它设备的正常运行，渗水量的多少与主轴工作密封间隙大小成正比关系。主轴密封正常情况下主要在机组停机状态或开停机过程中会出现渗水情况(由于转轮设计有泵板装置，在机组达到额定转速后，主轴密封处不会有渗水溢出)。
主轴工作密封由固定螺纹泵轮、转动螺纹泵轮和密封座组成，均为两半组合结构。因主轴工作密封固定和转动螺纹泵轮间隙过大，而导致机组在带负荷情况下出现大量渗水情况，严重影响了机组的安全稳定运行。
国内外针对立轴混流式水轮机主轴工作密封的结构型式可以分为以下几类：
(1)平板密封。平板密封主要是利用橡胶板与固定在主轴上的不锈钢转环端面形成密封，靠水压力进行密封，其结构简单。
(2)径向密封。径向密封是由若干块扇形碳精块在钢扇形块内靠弹簧紧压在主轴上，形成一层层的密封，在密封圈内开有小排水孔，将漏出的水由此排出。
(3)端面密封。端面密封有机械和水压式两种。机械端面密封是依靠弹簧将装有圆形橡胶块的圆盘托起，使圆形橡胶块和固定在主轴上的不锈钢圆环紧贴起到密封作用。橡胶密封环固定在水轮机的顶盖(或支持盖)上。
(4)迷宫环密封。其工作原理是在水轮机转轮顶部设有泵板装置，由于泵板的吸出作用，主轴法兰始终处于大气之中，轴与轴封间不接触并只有一层空气，该密封有极长的寿命。该主轴工作密封为不接触迷宫型，由紧靠着轴上的转动套、密封箱和主轴密封排水管等部件组成。在水轮机正常运行情况下，整个负荷范围内密封盒上无水压。转轮上的泵板随转轮一起旋转防止水和固体进入主轴密封，同时泵板排水管防止沙或固体物质积在水机顶盖下，并将透过上止漏环的少量漏水通过泵板排水管排至尾水。
以上主轴工作密封的常用结构型式主要存在以下问题和缺点：
(1)平板密封因长期与转动环端面接触，易产生磨损，密封效果欠佳且使用寿命短，需经常性更换，增大了检修维护人员的工作强度。
(2)径向密封结构复杂，安装检修困难，弹簧性能不易保证，摩擦后径向自调量小。它主要用于清洁水中密封，在含泥沙水中其耐磨性较差。
(3)端面密封结构简单，好调整，但弹簧受力不均匀，容易发生偏卡、磨损，密封性能不稳定。
(4)迷宫环密封在立轴混流式水轮机应用较广泛，但在机组停机或开停机过程中因转速下降会或多或少出现渗水现象。
目前各种主轴工作密封方式均不能达到机组在停机状态、开停机过程和运行状态下主轴密封处均不渗水的目的。
发明内容
针对现有技术存在的主轴工作密封方式均不能达到机组在停机状态、开停机过程和运行状态下主轴密封处均不渗水问题，本发明提供了一种立轴混流式水轮机顶盖主轴密封漏水抑制装置，实现了机组停机状态、开停机过程和运行状态等全工况下不漏水。
本发明采用以下的技术方案：
立轴混流式水轮机顶盖主轴密封漏水抑制装置，包括固定连接在主轴上的螺栓保护罩、固定连接在顶盖上腔上的固定密封座和固定连接在主轴上的抗磨环；
螺栓保护罩的上端面固定连接有转动密封圈，转动密封圈的外侧壁上焊接有叶片筋板，转动密封圈的内侧壁上设置有右旋梯形螺纹；
所述固定密封座将转动密封圈和叶片筋板罩住，在固定密封座的内上壁的内侧连接有固定密封圈，固定密封圈的内侧壁上连接有筋板，固定密封圈的外侧壁上设置有左旋梯形螺纹，左旋梯形螺纹与右旋梯形螺纹相对设置；
在固定密封座的顶部固定连接有压板，压板上设置有耐磨橡胶，耐磨橡胶与固定密封座的顶部之间有间距，所述抗磨环位于耐磨橡胶的上方。
优选地，螺栓保护罩通过螺栓固定在主轴上，转动密封圈通过螺栓固定在螺栓保护罩上。
优选地，左旋梯形螺纹与右旋梯形螺纹之间有间隙，间隙在0.5毫米至0.8毫米之间。
优选地，所述耐磨橡胶能与抗磨环接触或者分离。
优选地，所述耐磨橡胶是横向设置的。
优选地，所述固定密封圈通过螺栓固定连接在固定密封座的内上壁上。
本发明具有的有益效果是：
本发明提供的立轴混流式水轮机顶盖主轴密封漏水抑制装置，能够达到机组全工况下主轴密封渗漏水抑制的作用；由于耐磨橡胶板与抗磨环贴合产生摩擦的情况仅在机组停机状态或开停机过程中，时间较短，可大幅度延长耐磨橡胶板的使用寿命，降低检修维护人员的工作强度。该装置亦可防止水轮发电机组各轴承渗漏油流入尾水导致发生环保事件，可大大减少水电站集水井的来水量，减少渗漏排水泵的启停频次，亦可降低厂用电量。目前国内外同类型机组水轮机主轴密封均存在或多或少的渗漏水现象，本发明具有较高的应用和推广价值。
附图说明
图1为立轴混流式水轮机顶盖主轴密封漏水抑制装置的结构剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
结合图1，立轴混流式水轮机顶盖主轴密封漏水抑制装置，包括固定连接在主轴12上的螺栓保护罩1、固定连接在顶盖上腔(图中未画出)上的固定密封座7和固定连接在主轴12上的抗磨环4。
螺栓保护罩通过螺栓固定在主轴上，抗磨环通过销子螺栓固定在主轴上，螺栓保护罩1和抗磨环4能随着主轴一起转动。固定密封座7固定在顶盖上腔，不随主轴转动。
螺栓保护罩的上端面固定连接有转动密封圈10，转动密封圈通过螺栓固定在螺栓保护罩上，结构强度高。
转动密封圈的外侧壁上焊接有叶片筋板8，叶片筋板8可起到转动时阻流的作用。
转动密封圈10的内侧壁上设置有右旋梯形螺纹9。
固定密封座7的内部为空腔，固定密封座将转动密封圈10和叶片筋板罩住8。
在固定密封座的内上壁的内侧连接有固定密封圈1，固定密封圈通过螺栓固定连接在固定密封座的内上壁上。
固定密封圈的内侧壁上连接有筋板2，可增强固定密封圈1的结构强度。
固定密封圈的外侧壁上设置有左旋梯形螺纹3，左旋梯形螺纹与右旋梯形螺纹相对设置。左旋梯形螺纹与右旋梯形螺纹之间有间隙，间隙在0.5毫米至0.8毫米之间。
在主轴转动时，带动右旋梯形螺纹9转动，左旋梯形螺纹3与右旋梯形螺纹9配合起到阻流作用。
在固定密封座的顶部固定连接有压板，压板上设置有横向的耐磨橡胶，耐磨橡胶与固定密封座的顶部之间有间距。
抗磨环位于耐磨橡胶的上方，耐磨橡胶能与抗磨环接触或者分离。
立轴混流式水轮机组在额定转速下，转轮上的泵板装置可将大量来水通过顶盖均压排水管排至尾水，且左旋梯形螺纹3与右旋梯形螺纹9通过0.5毫米至0.8毫米的配合间隙亦可抑制少量顶盖上腔来水。此时，耐磨橡胶能与抗磨环不接触。
在机组停机状态或开停机过程中，从顶盖上腔经过左旋梯形螺纹3和右旋梯形螺纹9之间的渗漏水，通过主轴与本装置的空隙进入耐磨橡胶与固定密封座的顶部之间，并形成水压，水压使耐磨橡胶板6与抗磨环4贴合(贴合摩擦时间较短)，从而起到密封作用，可有效抑制机组在停机状态或开停机过程中出现的渗漏水。
从上述两个过程的描述可以看出，本发明的漏水抑制装置，能够有效抑制机组停机状态、开停机过程和运行等全工况下出现的渗漏水。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.立轴混流式水轮机顶盖主轴密封漏水抑制装置，其特征在于，包括固定连接在主轴上的螺栓保护罩、固定连接在顶盖上腔上的固定密封座和固定连接在主轴上的抗磨环；
螺栓保护罩的上端面固定连接有转动密封圈，转动密封圈的外侧壁上焊接有叶片筋板，转动密封圈的内侧壁上设置有右旋梯形螺纹；
所述固定密封座将转动密封圈和叶片筋板罩住，在固定密封座的内上壁的内侧连接有固定密封圈，固定密封圈的内侧壁上连接有筋板，固定密封圈的外侧壁上设置有左旋梯形螺纹，左旋梯形螺纹与右旋梯形螺纹相对设置；
在固定密封座的顶部固定连接有压板，压板上设置有耐磨橡胶，耐磨橡胶与固定密封座的顶部之间有间距，所述抗磨环位于耐磨橡胶的上方。
2.根据权利要求1所述的立轴混流式水轮机顶盖主轴密封漏水抑制装置，其特征在于，螺栓保护罩通过螺栓固定在主轴上，转动密封圈通过螺栓固定在螺栓保护罩上。
3.根据权利要求1所述的立轴混流式水轮机顶盖主轴密封漏水抑制装置，其特征在于，左旋梯形螺纹与右旋梯形螺纹之间有间隙，间隙在0.5毫米至0.8毫米之间。
4.根据权利要求1所述的立轴混流式水轮机顶盖主轴密封漏水抑制装置，其特征在于，所述耐磨橡胶能与抗磨环接触或者分离。
5.根据权利要求1所述的立轴混流式水轮机顶盖主轴密封漏水抑制装置，其特征在于，所述耐磨橡胶是横向设置的。
6.根据权利要求1所述的立轴混流式水轮机顶盖主轴密封漏水抑制装置，其特征在于，所述固定密封圈通过螺栓固定连接在固定密封座的内上壁上。
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