[发明专利]水轮机使用的三角形空气围带密封结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种水轮机使用的三角形空气围带密封结构。

背景技术

水轮机主轴密封包括工作密封和检修密封，检修密封投入能够保证电站机组在停机时或检修时不用关闭尾水闸门，防止尾水进入水轮机顶盖内。随着时代的进步，水轮机的快速发展，核电的发展需要建造更多抽水蓄能电站，并且对机组的安全稳定性要求越来越高，传统的水轮机检修密封主要采用圆形或矩形断面内有弹簧的空气围带，传统形式检修密封在使用过程中陆续暴露出几方面问题：一是由于结构的限制，在现场粘接区域必须采用实心结构，造成检修密封投入时粘接段存在死区不能起到密封效果，即使密封投入也有接口段局部漏水现象，可靠性差，影响机组安全；二是围带内有弹簧，结构复杂制造成本高，制造工艺性差，容易出现围带的壁厚不均，质量不容易保证，气嘴与橡胶结合处易漏气，多泥沙电站易磨损漏气，导致密封失效，需要停机更换，影响了电站效益。三是由于受充气压力的限制，只能用在低尾水位的低压气源的电站，高尾水位的抽水蓄能电站不能使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种制造工艺性好，更安全可靠，成本低，使用性广泛的水轮机密封转动部分和固定部分使用的三角形空气围带。本发明的技术方案为：一种水轮机使用的三角形空气围带密封结构，水轮机的转动部件和固定部件之间设有间隙δ，设置了三角形空气围带密封此间隙δ，三角形空气围带尾部空腔内充压缩空气，三角型空气围带装配在固定部件的三角槽内，用密封压板通过不锈钢螺栓把合固定，密封压板与固定部件接触面压装密封条，防止空腔内充气时漏气，橡胶密封条装配在三角形空气围带中间的凹槽内，三角形空气围带形状呈三角形，三个角为圆形过度，尾部带有两个突出顶点，尾部向内凹陷成V型形成了尾部空腔，中间为半圆型并延伸到尾部的凹槽。

本发明具有以下优点：

1、提高安全性、可靠性，有利于电站安全稳定运行：在电站现场粘接后没有密封死区，密封效果好，可以完全密封。

2、结构简单，工艺性好，制造质量易于保证，并且制造成本低，材质比较厚抗泥沙磨损性能好。

3、使用范围广泛：常规电站和抽水蓄能电站均能使用这种结构，根据试验数据表2充气压力可在0.7-2.0MPa范围内。完全满足现在和将来电站的要求。

本发明的结构即满足常规电站低压气源的要求，也能满足蓄能机组等电站高尾水位高压气源的要求，凹槽内装配橡胶密封条，增强装配刚度和回弹性。合理优化凹槽形状并通过有限元分析软件ansys 10.0进行建模，如图3所示，按照实际应用情况的边界条件及加载分析计算。如图4表1所示，三角形空气围带尾部空腔内加载充气压力P2分别为0.7MPa、0.9MPa、1.45MPa，对应加载的密封水压力P1分别为0.3MPa、0.5MPa、1.0MPa时理论计算三角形空气围带头部变形量和应力分别为2.167mm和0.890MPa、2.153mm和0.940MPa、2.012mm和1.114MPa理论计算满足实际应用要求。如图5、图6表2所示，通过试验进一步验证理论分析的结果。是按照电站实际尺寸设计的实验装置图，空气腔(8)内充压缩空气P2分别为0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa，对应密封水腔(12)中充水并提高压力直到空气腔(13)有水渗出，记录下局部有漏水时的水压力P1即能够密封的最大水压力分别是0.3MPa、0.4MPa、0.55MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.2MPa、1.7MPa。通过试验进一步验证三角形密封满足电站应用要求，并且现在已经应用到实际电站中，此发明的结构已经达到预期的效果，完全满足工程要求。

本发明简化了结构，满足电站现场粘接的要求，安装后完全起密封作用，提高了安全性、可靠性；三角形空气围带中间有半圆型并延伸到尾部的凹槽，即能够满足常规电站低压力气源的要求，也能满足蓄能等高尾水位高压气源的要求，凹槽内装配橡胶密封条，增强三角形空气围带装配刚度和回弹性能；可以广泛应用于常规电站和高尾水位抽水蓄能电站。气源压力在0.7-2.0MPa范围内，通过有限元计算和试验证明完全满足现在和将来电站的要求。并且现在已经应用到实际工程中，此发明的结构已经达到预期的效果，完全满足工程要求。

附图说明

图1为本发明的结构简图

图2为本发明的三角形空气围带图

图3三角形空气围带计算模型及加载图

图4有限元计算结果数据表1

图5试验装置图

图6试验测得数据表2

具体实施方式