一种多泥砂贯流水轮发电机组适用的主轴密封结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种适用于多泥砂贯流水轮发电机组适用的主轴密封结构。该结构利用悬浮环两侧水腔的压力差，弹簧的弹力及Y型密封、悬浮环重量产生的摩擦力达到力的平衡，在悬浮环与抗磨环间形成水膜达到密封效果。该结构密封具有自平衡、自调节、自补偿性。本实用新型即避免了盘根密封磨轴的问题，又解决了机组运行时转动部分下移对密封紧量影响的问题，尤其适用于多泥砂贯流式水轮机使用；本实用新型的成功应用，丰富了我国贯流式水轮发电机组的主轴密封结构形式；本实用新型具有密封性能可靠、密封寿命长的优点，能有效的提高了多泥砂电站主轴密封的使用寿命达3倍以上。
【专利说明】一种多泥砂贯流水轮发电机组适用的主轴密封结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种多泥砂贯流式水轮发电机组适用的主轴密封结构。
【背景技术】
[0002]我国在水力发电行业，贯流式水轮发电机组有着广泛的应用。贯流式水轮发电机组是一种低河床电站，主轴密封被密封水腔水质条件差，主轴密封的磨损快，主轴密封的使用寿命短，不能满足电站安全运行时间的要求。尤其当电站位于多泥砂河流上时，主轴密封的使用寿命会急剧缩短，密封漏水量增加，造成电站水淹轴承、机组事故停机。
[0003]目前贯流式水轮机主轴密封的结构形式主要有以下几种:径向盘根密封及轴向端面平板密封或以上径向密封与轴向密封联合使用的结构形式。
[0004]如图1所示，盘根密封属于接触型填料密封的一种形式，具有结构形式简单、安装方便的特点。盘根与轴接触使被密封水被多次节流，达到密封效果，但运行一段时间后，尤其是多泥砂电站，被密封的脏水会进入盘根与主轴之间，造成主轴严重磨损导致密封失效的结果。
[0005]如图2所示，平板密封是利用平板与固定在主轴上的转环形成的端面之间形成密封间隙，靠清洁润滑水水压进行密封，结构简单。贯流式水轮机在机组运行时，水推力作用叶片上导致整个转动部分向下游侧移动大约0.5皿左右，使机组运行时密封压紧量减小，漏水量增加。尤其对于高水头的多泥砂贯流式水轮机，漏水量增加的更明显。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是提供一种多泥砂贯流式水轮发电机组适用的主轴密封结构。技术方案为:一种多泥砂贯流式水轮发电机组适用的主轴密封结构，主要由以下部件组成:悬浮环(11弹簧(2).1型密封(3)、转动金属抗磨环(4)、导向带(5)、调节螺栓(6)组成。悬浮环(1)用弹簧(2)及调节螺栓(6)进行轴向固定，悬浮环(1)用导向带(5)进行周向支撑，在悬浮环⑴外圆周上设置V型密封(3),悬浮环⑴轴向与转动金属抗磨环⑷接触。
[0007]技术效果
[0008]目前贯流式水轮机主轴密封的结构形式主要有以下几种:径向盘根密封及轴向端面平板密封或以上径向密封与轴向密封联合使用的结构形式。这两种密封结构形式，使用在多泥砂贯流式水轮发电机组上均有一定的局限性。
[0009]盘根密封为保证密封效果，必须增加盘根的压紧量、导致盘根与主轴间的接触压应力增加，造成主轴及盘根的磨损，如被密封水是泥砂水，主轴及盘根的磨损更会加剧，密封使用寿命缩短。
[0010]平板密封在贯流式水轮发电机组上使用，要充分考虑机组运行时转动部分下移对密封效果的影响，虽可以通过增加密封润滑水的压力调整平板的压紧量，但由于密封润滑水压力的增加也会导致密封漏水量的增加。贯流机组属于低水头电站，如提高密封润滑水的压力，需增加增压泵等一套设备，经济效益及后期维护工作量均会相应增大。
[0011]本实用新型所涉及的密封结构形式即避免了盘根密封磨轴的问题，又解决了机组运行时转动部分下移对密封紧量影响的问题，尤其适用与多泥砂贯流式水轮机使用。这种主轴密封结构的优点是:
[0012]1)密封形式属于轴向密封，不存在径向密封对主轴的磨损问题；
[0013]2)轴向密封的压紧量可根据电站的具体运行条件通过弹簧进行自调整，避免密封润滑水压力不足需外增设备的问题；
[0014]3)当轴向密封的压紧量由于磨损而减小时，可通过弹簧的弹力进行自补偿，减小运行维护的工作量；
[0015]4)作用在轴向密封上的水压力、摩擦力及弹簧力可达到自平衡、有利于在密封副间形成水膜，减小密封的磨损、提高密封的使用寿命；
[0016]5)允许密封磨损值大，提高密封的使用寿命，尤其对于多泥砂电站更加适用。
[0017]工作原理
[0018]当水轮发电机组运行时，在悬浮环上腔通入密封润滑水，利用悬浮环(1)两侧密封润滑水水压及被密封水压、排水压力组成的压力差，弹簧(2)的弹力及V型密封(3)的摩擦力、悬浮环(1)的重量产生的摩擦力达到力的平衡，在悬浮环(1)与转动金属抗磨环(4)间形成小间隙的水膜达到密封效果。机组运行时，由于水推力的作用，整个转动部分会向下游侧移动0.5皿左右，此时通过弹簧(2)的弹力的变化，可达到悬浮环(1)的自补偿目的，维持密封副间的水膜，保证密封副的压紧量没有改变，达到密封效果。当机组发电出力调整时，被密封水腔的压力会产生变化，此时作用在悬浮环(1)两侧的水压力差会产生变化，通过弹簧(2)的弹力变化，及V型密封(3)摩擦力的变化，使悬浮环(1)达到新的力的平衡，形成密封副间的水膜，保证密封效果。由于密封结构的自平衡、自调节及自补偿性，始终能维持密封副间的水膜，磨损量小、尤其适用于多泥砂贯流式水轮发电机组。为保证悬浮环动作的灵活度，在悬浮环两侧设有导向带(5)支撑；为减小加工及安装质量对主轴密封效果的影响，在弹簧(2)上设有调节螺栓￠)，可根据电站的具体运行条件及弹簧刚度制造结果对弹簧(2)的弹力进行调整。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为盘根密封结构示意图
[0020]图2为平板密封结构示意图
[0021]图3为多泥砂电站适用的主轴密封结构示意图
【具体实施方式】
[0022]如图3所示的本实用新型为一种适用于多泥砂贯流式水轮发电机组的主轴密封结构。当水轮发电机组运行时，在悬浮环上腔通入密封润滑水，利用悬浮环1两侧密封润滑水水压及被密封水压、排水压力组成的压力差，弹簧2的弹力及X型密封3的摩擦力、悬浮环1的重量产生的摩擦力达到力的平衡，在悬浮环1与转动金属抗磨环4间形成小间隙的水膜达到密封效果。机组运行时，由于水推力的作用，整个转动部分会向下游侧移动0.5皿左右，此时通过弹簧2的弹力的变化，可达到悬浮环1的自补偿目的，维持密封副间的水膜，保证密封副的压紧量没有改变，达到密封效果。当机组发电出力调整时，被密封水腔的压力会产生变化，此时作用在悬浮环1两侧的水压力差会产生变化，通过弹簧2的弹力变化，及X型密封3摩擦力的变化，使悬浮环1达到新的力的平衡，形成密封副间的水膜，保证密封效果。由于密封结构的自平衡、自调节及自补偿性，始终能维持密封副间的水膜，磨损量小、尤其适用于多泥砂贯流式水轮发电机组。为保证悬浮环动作的灵活度，在悬浮环两侧设有导向带5支撑；为减小加工及安装质量对主轴密封效果的影响，在弹簧2上设有调节螺栓6，可根据电站的具体运行条件及弹簧刚度制造结果对弹簧2的弹力进行调整。
【权利要求】
1.一种多泥砂贯流式水轮发电机组适用的主轴密封结构，其特征是:由悬浮环(I)、弹簧(2)、Y型密封(3)、转动金属抗磨环(4)、导向带(5)、调节螺栓(6)组成，悬浮环⑴用弹簧(2)及调节螺栓(6)进行轴向固定，悬浮环(I)用导向带(5)进行周向支撑，在悬浮环(I)外圆周上设置Y型密封(3)，悬浮环(I)轴向与转动金属抗磨环(4)接触。
【文档编号】F03B11/00GK204127325SQ201420478247
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】陶红, 王嘉, 胡佳齐 申请人:哈尔滨电机厂有限责任公司