一种轴流转桨式水轮机工作密封结构的制作方法

1.本发明涉及水力发电技术领域，尤其涉及一种轴流转桨式水轮机工作密封结构。


背景技术：

2.轴流转浆式水轮机的工作密封为双层平板式密封结构，其主要构成部件为上平板、下平板、密封水箱及压力水管等附属部件。参阅附图1，水轮机组工作密封的原理，是通过压力水管向密封水箱内注入清洁压力水，上平板在压力水的作用下向上顶起，贴紧上抗磨环，下平板在压力水的作用下向下贴紧下抗磨环，上、下平板和对应的抗磨环分别形成两道密封面，在这两道密封面的共同作用下来阻止浑浊的江水通过转动部件和固定部件之间的间隙大量涌入顶盖而对机组形成破坏，其中上抗磨环和下平板为转动部件。
3.该密封结构是保证水轮机组安全运行的重要部件，但该结构在运行过程中易出现工作密封压力波动大的缺陷，存在该问题的原因主要是下密封平板被严重磨损。


技术实现要素：

4.针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种轴流转桨式水轮机工作密封结构，以解决上述问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种轴流转桨式水轮机工作密封结构，包括向密封空腔内提供密封压力的密封水箱，所述密封空腔内设置包括沿主轴轴向布置的上密封机构和下密封机构，所述下密封机构包括下平板和下抗磨环，还包括压覆在所述下平板上的下托板。
6.优选的方案中，所述下托板与所述下平板通过螺栓紧固连接。
7.优选的方案中，所述上密封机构包括上平板和上抗磨环。
8.优选的方案中，所述下托板靠近外缘处开设贯穿的透压孔，所述透压孔用于使密封腔内的压力水进入并对下平板提供水压力。
9.优选的方案中，所述下托板由环氧树脂材料制成。
10.本发明还提供一种改善轴流转桨式水轮机工作密封压力波动的方法，在下平板上增设压覆下平板的下托板，并用螺栓紧固连接下平板和下托板。
11.相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：1.本发明中通过在水轮机组工作密封结构中增设下托板，有效改善工作密封在水轮机组运行过程中的压力波动，提高了水轮机组运行的稳定性和安全性。
12.2.本发明增设下托板后，水轮机组的检修频率得到下降，提高了水电站运行发电的经济效益。
13.3.本发明通过增设下托板，避免了下平板在运行过程中由于外部压力波动引起的下平板外边缘翘起，使下平板在运行过程中始终保持面摩擦，避免局部摩擦，从而降低下平板的受磨损速率，延长了下平板的使用寿命。
附图说明
14.图1为本发明中工作密封原理结构示意图。
15.图2为水轮机出厂设计示意图。
16.图3为本发明中下密封机构的放大结构示意图。
17.图4为本发明中下托板的结构示意图。
18.上述附图中：10、密封空腔；11、密封水箱；12、上密封机构；13、下密封机构；14、下平板；15、下抗磨环；16、下托板；17、上平板；18、上抗磨环；19、透水孔；20、下压板。
具体实施方式
19.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
20.葛洲坝电站的水轮机为轴流转浆式结构，出厂设计图参阅附图2，长期以来水电站运行过程中，预警系统显示出水轮机工作密封压力波动，由于工作密封压力波动可能的导致因素包括压力水管道系统故障，工作密封机械结构设计缺陷，以及水轮机维修后再安装误差等多种因素，针对该故障多次停机检修，由于密封空腔内上平板和下平板间隙均合格，均未能准确确定故障引起的原因，因此未能有效克服工作密封压力波动的问题。
21.为防止出现“非停”，即非计划停机，排除水电站安全隐患，保障稳定高效运行，对其中一台机组停机运两个月，经过对水轮机全面拆解，发现压力波动的主要原因是长时间运行后，下平板出现磨损，下平板处于磨损状态下工作时，外部水压力使得下平板的外边缘出现向上翘起，从而外部浑浊的江水向密封腔内涌入，随着外部江水的压力变化，下平板的外边缘波动性的向上翘起，密封腔内的密封压力表现出波动。
22.作为本发明的一种优选实施例，参阅附图1和附图2，本实施例提供一种轴流转桨式水轮机工作密封结构，包括向密封空腔10内提供密封压力的密封水箱11，所述密封空腔10内设置包括沿主轴轴向布置的上密封机构12和下密封机构13，所述下密封机构13包括下平板14和下抗磨环15，还包括压覆在所述下平板14上的下托板16；所述下托板16与所述下平板14通过螺栓紧固连接，下托板16由下压板20压紧到下平板14上；所述上密封机构12包括上平板17和上抗磨环18。
23.水轮机工作密封压力出现波动后，处理该缺陷时需要机组停机、落门、排水及工作密封结构分解，处理过程不但费时、费力，而且影响机组保电。本实施例通过增设下托板16，使得下托板16对下平板14进一步压紧，避免下平板14在外部压力波动时向上翘起，使下平板14与下抗磨环15之间产生面摩擦，避免出现局部摩擦，进而防止外部压力波动对下平板14的破坏，保证了下密封机构13密封的稳定性，避免密封腔内的压力波动，并且能够延长下平板14的使用寿命，降低了水轮机组故障检修频率，提高了发电站的经济效益。
24.作为本发明的另一种优选实施例，参阅附图3，本实施例提供一种轴流转桨式水轮机工作密封结构，下托板14由环氧树脂材料制成，下托板14厚度为3mm，并在下托板14靠近外缘处开设贯穿的透压孔19，透压孔19用于使密封腔10内的压力水进入并对下平板14提供
水压力。加工时，每个下托板垫环均匀分成6片，以方便转运与安装，边角去毛刺。
25.本实施例中，在下托板14的外缘处开设开设一圈24个贯穿的φ16mm透水孔19，使密封腔10内的压力水进入到透水孔19中，对下平板14提供水压力，以保证下平板14周向上均布水压，从而起到密封作用。
26.本发明通过增设下托板16，并用螺栓紧固连接下平板14和下托板16，能有效改善轴流转桨式水轮机工作密封存在的压力波动，提高水轮机组运行的稳定性和安全性。
27.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。


技术特征：
1.一种轴流转桨式水轮机工作密封结构，包括向密封空腔内提供密封压力的密封水箱，所述密封空腔内设置包括沿主轴轴向布置的上密封机构和下密封机构，其特征是：所述下密封机构包括下平板和下抗磨环，还包括压覆在所述下平板上的下托板。2.根据权利要求1所述的一种轴流转桨式水轮机工作密封结构，其特征是：所述下托板与所述下平板通过螺栓紧固连接。3.根据权利要求1所述的一种轴流转桨式水轮机工作密封结构，其特征是：所述上密封机构包括上平板和上抗磨环。4.根据权利要求2所述的一种轴流转桨式水轮机工作密封结构，其特征是：所述下托板靠近外缘处开设贯穿的透压孔，所述透压孔用于使密封腔内的压力水进入并对下平板提供水压力。5.根据权利要求2所述的一种轴流转桨式水轮机工作密封结构，其特征是：所述下托板由环氧树脂材料制成。6.改善轴流转桨式水轮机工作密封压力波动的方法，其特征是：在下平板上增设压覆下平板的下托板，并用螺栓紧固连接下平板和下托板。

技术总结
本发明涉及水力发电技术领域，具体涉及一种轴流转桨式水轮机工作密封结构，它包括向密封空腔内提供密封压力的密封水箱，密封空腔内设置包括沿主轴轴向布置的上密封机构和下密封机构，下密封机构包括下平板和下抗磨环，还包括压覆在所述下平板上的下托板。本发明中在水轮机组工作密封结构中增设下托板，改善了工作密封在水轮机组运行过程中的压力波动，提高了水轮机组运行的稳定性和安全性，并且水轮机组的检修频率得到下降，提高了水电站运行发电的经济效益；避免了下平板在运行过程中由于外部压力波动引起的下平板外边缘翘起，使下平板在运行过程中始终保持面摩擦，避免局部摩擦，从而降低下平板的受磨损速率，延长了下平板的使用寿命。使用寿命。使用寿命。


技术研发人员：吴江 吴涛 王元元
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：2022.04.27
技术公布日：2022/7/12