[发明专利]主轴密封装置及具有该装置的轴流式水轮机

说明书

技术领域

本发明涉及水轮发电机技术领域，尤其是涉及一种轴流式水轮机及其主轴密封装置。

背景技术

轴流式水轮机主轴密封装置是保证水轮机机组安全运行的重要部件，主轴密封装置通常由两部分组成，一种工作密封机构，另一种检修密封机构；传统的轴流式水轮机主轴密封装置一般均采用活塞式工作密封机构，需要操作压力水源，结构较为复杂。而且传统的活塞式工作密封机构具有运动部件，在水流中泥沙含量较高的环境下，极易出现卡阻，从而导致密封失效。

水轮机主轴工作密封是主轴密封的一道主密封，是为了机组运转时减小密封漏水量设置的，按照主轴工作密封结构形式可分为径向密封、轴向密封、非接触式密封及组合密封等。在泥沙含量大或海水发电的电站中，主轴密封结构是否能够抗泥沙磨损及防海水腐蚀显得尤为重要。主轴密封工作正常与否，将直接影响到机组运行的安全性。在机组运行过程中因主轴密封失效漏水，将导致水导轴承、机坑被淹等事故，给电站生产带来损失。常规的轴流式水轮机的主轴密封装置包括以下两种。

一是径向盘根式主轴密封结构，如图1所示。由螺柱1，第一螺母2，压盖3，盘根弹性密封件4，工字环5，密封座6，支撑环7，密封护套8，第二螺母9，螺栓10等组成，主轴密封位于主轴和支持盖之间，其作用是：防止压力水从主轴和支持盖之间渗漏。从图1可以看出，采用的径向盘根式主轴密封结构，其密封用压盖3靠螺柱1施加轴向压力使盘根弹性密封件4被压紧，径向尺寸变形加大和主轴接触进行密封，在更换盘根弹性密封件4后运行初期密封效果可满足要求，但磨损后效果较差，此外由于盘根弹性密封件4和主轴的接触压力较大，主轴容易磨损。特别是对水流含泥沙量较高的电站，密封面进入泥沙后，将导致偏卡、偏磨，密封性能不稳定，对主轴的损耗大。当盘根弹性密封件4和主轴的磨损使径向间隙增大时，将导致密封失败，给电站的正常运行带来影响。

二是端面活塞式主轴密封结构，如图2所示。由支撑环11，密封底座12，第一螺栓13，螺母14，进水管15，转环装配16，活塞弹性密封件17，导向杆18，第二螺栓19，螺母20组成，主轴密封位于主轴和支持盖之间，其作用是：防止压力水从主轴和支持盖之间渗漏。采用端面活塞式主轴密封结构，其密封存在以下不足：①必须设清洁密封水，且不能中途中断；②密封接触磨损，受泥沙影响而易使密封失效；③密封受弹簧调整，可靠性较低。

CN102518806A于2012年6月27日公开了一种轴流式水轮机主轴密封装置，包括工作密封机构和检修密封机构，工作密封机构包括固定在主轴上的密封套、外套于密封套的密封体、密封套与密封体之间设有的密封填料、用于压紧密封填料的调整环以及用于拉紧密封体与调整环的拉紧螺栓；所述检修密封机构包括设置于密封体尾部并与密封体螺栓连接的密封座、密封座与密封体之间设置的密封环的收容空间以及收容空间内紧贴密封套设置的密封环，该密封座上设置有连通收容空间的进气管。在运行过程中，工作密封机构的密封部件实时磨损，若未及时调节会存在泄露，需经常调节，甚至更换，不仅工作量大，更换调节过程中也存在安全隐患。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种轴流式水轮机的主轴密封装置及轴流式水轮机，以解决现有轴流式水轮机的主轴密封装置可靠性差的技术问题。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种主轴密封装置，包括位于轴流式水轮机的主轴外侧与主轴可拆卸连接的主轴套；位于主轴套外侧第一端与轴流式水轮机可拆卸连接的密封座；与密封座的第二端可拆卸连接的密封盖；至少一个设置于主轴和主轴套两连接面之间的第一密封圈；至少一个设置于密封座与轴流式水轮机两连接面之间的第二密封圈；主轴套、密封座和密封盖之间具有一环形空腔；环形空腔内设有至少二组密封组件；每一组密封组件包括支撑环，位于支撑环的一端与支撑环连接的密封件；密封件的外环面与密封座相抵，密封件的内环面与主轴套相抵；相邻两密封组件之间的环形空腔内填充有润滑脂。

进一步地，密封件的中部设有环形凹槽；环形凹槽的截面呈U型，密封件近主轴套端为倾斜面，使得密封件位于环形凹槽的近主轴套侧部分具有弹性；密封件位于环形凹槽的近主轴套侧部分的截面为舌形，舌尖朝向轴流式水轮机主轴密封装置的迎水面，使密封件的近主轴套端与主轴套倾斜连接。

进一步地，支撑环近主轴套端面向密封件倾斜设置；支撑环具有卡入环形凹槽开口端内的圆环。

进一步地，还具有设置在密封座和支撑环上，与密封组件之间的空腔连通的润滑脂注入口。

进一步地，主轴套的外表面设有陶瓷层。

进一步地，润滑脂为耐水润滑脂。