丹江电厂3号水轮机主轴密封改造的质量控制

丹江电厂3号水轮机主轴密封改造的质量控制张晓勇杨家均一、小组概况水轮机班担负着我厂水轮机及其辅助设备的检修和维护工作，多年来，我们围绕生产实际，积极开展QC小组活动，在我厂的多项设备改造工作尤其是3#机增容改造过程中发挥了重要的作用，促进了我们班的安全生产，得到了厂部的肯定。QC小组成员名单如下：表一QC小组成员名单姓名年龄文化程度职务小组职务培训时间常锐45大专机修分场主任统考合格王兵39大专机修分场书记统考合格李建斌29大学分场专职工程师统考合格张晓勇28大学水轮机班专责组长统考合格杨家均39中专水轮机班班长组员统考合格王郧清39高中技师组员统考合格王林33初中工人组员统考合格崔楚强37高中工人组员统考合格王永峰28大专工人组员统考合格李斌27大专工人组员统考合格小组成员由管理人员、技术人员和生产一线工人组成，小组为攻关型。二、课题选择1、厂长方针目标：改造陈旧设备，改进检修工艺，确保机组安全稳定运行。2、主设备工况：丹江电厂3#机于1971年投入运行，截止到2000年11月6日，已累计运行195528小时，累计发电182.72亿千瓦时。我们于2000年底对其进行了增容改造，但其主轴密封仍沿用旧的，各部件均已不同程度老化。3#机主轴密封主要由水封底座、内外环、转动环、橡胶密封盘根等部件组成。水封底座固定在顶盖上，内环与底座焊成一体，并和用螺栓固定在底座的外环组成压力水槽，橡胶密封盘根装在压力水槽内，并用在水槽内成180°对称固定的两个销钉定位，在机组运行时，单独供给的压力水进入压力水槽底部，将橡胶密封盘根向上顶起，使之与转动环抗磨面贴紧，从而阻止顶盖与主轴之间窜水，起到封水的效果。在近几年的运行中，我们发现3#机主轴密封盘根经常有卡涩现象发生：⑴在额定水压（0.03～0.08Mpa）下，橡胶密封盘根不能正常顶起到位，主轴密封不能正常封水，造成大量水从顶盖和主轴之间涌上来，并在顶盖上游积起来，严重威胁到机组的安全运行，为此，我们曾多次对其停机抢修，给电厂造成极大的损失。⑵主轴密封水源切断后，橡胶密封盘根不能正常回落.针对上述情况，为保证我厂机组的安全稳定运行，配合《全面质量管理体系》的认证及满足《华中电网发电机组（电厂）并网运行考核办法》，实现厂长的方针目标，我们决定对3#水轮机主轴密封进行改造。3、QC小组的目标：通过3#机大修，改进检修工艺，解决困扰多年的机组主轴密封卡涩问题。三、开展QC活动，进行PDCA循环1、P（计划）阶段1.1检查现状2004年4月，在3#机大修中，我们将主轴密封分解检查。1.1.1测量情况将主轴密封外环拆卸下来放在一水平台上重新组合，组合过程中注意调整其圆度，用内径千分尺测量外环内径，测量数据如图一所示，将外环装在水封底座上，把合紧组合缝连接螺栓后测量压力水槽间距，测量数据如图二所示，测量水封橡胶密封盘根宽度为60mm。从图一可以看出外环最大内径Dmax=1661.41mm，最小内径Dmin=1659.12mm，由+X方向向两侧逐渐减小，说明外环已变形为椭圆。从图二可以看出，压力水槽间距在+Y方向有一段大于60mm其余部位均小于60mm，而实际橡胶密封盘根与压力水槽应为过盈配合，对比两次测量数据可发现内环也已变形。1.1.2检查情况检查水封橡胶密封盘根上端面有发硬变形现象，盘根接头断裂开胶，定位销钉轻微倾斜。1.2综合分析1.2.1影响主轴密封盘根卡涩的原因比较复杂，为此我们用因果图加以说明：图三水封盘根卡涩因果图这些因素可以归纳为以下几个方面：⑴主轴密封由于长期运行，设备老化，加上反复检修，内外环均已变成一个椭圆，压力水槽间距不均匀，局部间距大于橡胶密封盘根宽度，致使压力水从盘根两侧外泄，无法形成有效水压。⑵接头方式没有充分考虑机组旋转方向及盘根受力情况，接头易断裂错位，从而使橡胶密封盘根卡死在压力水槽内，无法正常工作。⑶定位销钉偏细且焊接工艺不当。原销钉为ф16mm不锈钢柱销而销钉孔直径为ф20mm，即销钉与销钉孔单侧间隙为2mm，在实际运行中，橡胶密封盘根易产生轴间或径间位移，致使销钉倾斜，引起橡胶密封盘根在压力水槽内卡住。⑷原橡胶密封盘根下部是一个平面，在机组停机时紧贴在压力水槽底部，压力水源投入后不能形成有效压力水流道。⑸内环组合逢涨裂开口致使压力水槽水流外泄。⑹工作环境差，空间狭小，影响检修工艺。1.3根据主要原因，作对策表：表二对策表序号主要因素对策方案负责人执行时间1盘根结构不好更换新型橡胶密封盘根常锐王兵大修前2外环变形为椭圆机加工，将外环修圆张晓勇王永峰大修期间3定位销钉偏细倾斜1、改用φ19的不锈钢柱销2、提高焊接工艺杨家均王林李斌大修期间4接头方式不当分析盘根受力情况改进接头方式李建斌王郧清崔楚强大修期间2、D（实施）阶段2.1更换新型橡胶密封盘根，新型橡胶密封盘根由东方电机厂整体模具制作，新盘根下部加工成一个半圆形空腔，以便形成初始压力水道。2.2将水封外环运至十堰二汽机械厂进行机械加工修圆处理，加工尺寸为1660.9mm。2.3将原定位销钉更换为ф19不锈钢柱销，施工时先将其中一个销钉固定，装上橡胶密封盘根，依照橡胶密封盘根上的销钉孔确定另一个销钉的位置，并将销钉焊牢。2.4用细砂纸仔细研磨压力水槽内表面，去高点毛刺，保证压力水槽内壁表面光洁度为08√。2.5改变接头方式，接头切割方向与机组旋转方向保持一致，接头缝与地平面呈45°夹角。用“立时得”万能耐水胶粘合，并用3个ф4mm的不锈钢螺栓通过上下不锈钢压板把合如图四：图四接头改进示意图1—橡胶密封盘根2—不锈钢螺栓3—不锈钢压板2.6视内环组合缝涨裂开口大小制作楔子板，将楔子板打紧并点焊牢固，同时用金属粘合剂填堵其两侧立缝。3、C（检查）阶段我们将检查工作贯穿于整个检修过程中，分工到人，对每道检修工序严格把关，保证了检修质量。⑴充水试验一次成功。当水压为0.06Mpa时，水封橡胶密封盘根已正常顶起到位，且水封漏水量较小。⑵通过近一年的观察水封运行情况一直良好。4、A（总结）阶段这次QC活动在全体工作人员的共同努力下，基本达到了预期的目标。⑴基本解决了3#机主轴密封盘根不能正常顶起到位问题，保证了机组的安全稳定运行。⑵由于组织完善，安排合理，减少了职工的劳动强度，使主轴密封的检修工期由原来的10天缩短到7天，提高了工作效率。⑶通过检修情况发现，由于设备老化，各部件变形严重，加上我厂机组采用的橡胶端面密封式主轴密封存在先天性设计问题，改造后的主轴密封仍然存在一定隐患，应考虑改造为其它新型主轴密封。四、遗留问题1、主轴密封内环由于与水封底座焊成一个整体，本次检修并未对其变形进行处理。2、主轴密封水源切断后，橡胶密封盘根不能正常下落情况未能得到改善，机组开机时，由于橡胶密封盘根紧贴转动环，经导流孔引入的润滑水不能进入转动环与盘根磨擦表面，致使转动环与橡胶密封盘根发生短时间的干磨擦或临界干磨擦，影响了橡胶密封盘根的使用寿命。五、今后打算多了解目前国内新电厂采用的一些先进设备性能及其运行情况，拓宽知识领域，并结合本厂实际情况，进一步深入开展QC小组活动，将QC小组活动贯穿到每一项工作中，吸收更多的班组成员加入到QC小组，形成组织QC小组活动、经验总结、吸取经验以便下次活动的良性循环机制。