（罗平锌电股份有限公司云南罗平655800）
摘要：接触式水轮机采用径向密封，在长期运行中，易受到水流中的细小泥沙颗粒摩擦等原因造成磨损，影响了发电的稳定性，经生产实践证明采用磨损轴颈衬套焊接技术处理具有较好的修复效果。
关键词：水轮机，磨损衬套焊接
1.基本情况
某厂水轮发电机组装机容量3×12.5MW，最大工作水头76m，额定转速1288r/min，水轮机的主轴密封形式为金属间隙密封，表面浇铸一层厚度为10mm的巴氏合金，漏水通过主轴旋转由主轴密封座排水槽通过管路排出，设计保证总间隙为0.5mm-0.7mm，投入运行后，漏水量较大，严重影响水轮机水导轴承的运行。后来采用高强度耐磨橡胶填料密封，填料超出密封槽0.50mm，虽然密封效果很好，漏水量达到要求，但经过多年的运行，发现水轮发电机组主轴密封轴领处（材料#45钢）有不同程度磨损。由于每年逐步加厚填料，磨损深度不断增加，最深度达3-4.5mm，漏水量也在不断的增大，严重影响的发电稳定运行。磨损情况详见图1。
图1水轮机主轴磨损情况
2.水轮机主轴磨损原因
由于主轴是承受水轮机转动部分的重量及轴向水推力所产生的拉力，同时传递转轮产生的扭矩。主轴密封是转动主轴与固定装置之间的封水装置，是水轮机在运转过程中，有效阻挡尾水管中的水从主轴与端盖之间的间隙外溢，防止水轮机轴承进水，维持轴承与机组的正常运行，是主轴水轮机的关键部件之一。本厂水轮机主轴采用接触式径向密封，在长期的运行中，水流中的细小泥沙颗粒摩擦通过，加上高强度耐磨橡胶填料不断摩擦主轴，给水轮机主轴造成了较大的磨损。
3.解决方案分析
通过造成水轮机主轴磨损原因分析，可采用以下方式进行消除。
（1）直接在主轴磨损轴颈处补焊。补焊后经过车、铣、刨光和打磨，达到要求即可。该方法的优点是处理后各项技术指标能够达到原来设计要求，缺点是必须要到专业处理厂完成，拆卸、回装处理时间长，处理成本高。
（2）在主轴磨损轴颈处加装衬套焊接。衬套尺寸为同径￠420mm，外径为￠440mm，安装时将衬套修磨分为两半。主轴密封由原来的内径￠430mm改为内径为￠450mm（含巴氏合金厚度，最后为￠451mm），衬套厚度10mm，高度以主轴密封实际高度为准（最后为195mm），重新加工主轴密封填料嵌槽及浇铸巴氏合金，使之与主轴径向密封间隙尺寸相符，通过焊接、刨光、打磨达到要求，主轴密封填料改用为耐磨但强度偏低的橡胶填料使用。该方法的优点是直接现场施工，耗时短，成本低，缺点是刨光、打磨处理工艺要求严格，操作难度大。
（3）采用高科技工业纳米聚合物复合新材料修复技术。该方法修复效率高，不需要对设备大量拆卸，综合修复成本较抵。但同时该方法使用工业纳米聚合物复合新材料，虽然具备特有的机械性能和耐磨性性能，也有一定的科学理论根据，但修复主封磨损问题是一项复杂的工艺，考虑到可能存在使用寿命不长，没有通过生产长期实践，可靠性还需进一步论证。
综合以上3种解决办法，经过现场讨论分析，结合实际最终选择第2种解决方案，在主轴磨损轴颈处加装一个衬套，可实现直接施工。
4.施工处理
将材质为304（0Cr18Ni9）加工尺寸为Φ450/Φ430*220的主轴护套与原主轴密封轴劲位贴合，现场施工，焊条选用GES-308(A102)，使用前烘干温度为300-350℃，抱贴主轴与护套时，用合适等高垫块置于主轴护罩上，护套放上面，用钢丝绳捆扎3-4圈后拉紧，消除贴合面间隙；点焊后确立各部位尺寸，然后进行拖焊，焊接电流控制在55-80A，为防止局部过热变形，应对称、分道进行施焊，分道焊前须清渣干净；控制好热应力，原则上应焊满，但不宜过高。修磨焊位用角向磨光机将焊位修磨平整；抛光、研磨先用千叶轮抛光后，再用氧化铬、粽绳拉拨至Ra0.8，及时修磨分半位以达贴合要求。待焊接后测量各部位尺寸满足要求，打磨光华平整复测，主轴密封轴领与主轴密封座总间隙控制在0.30mm-0.75之间，在正常允许运行范围内，同时保证漏水量小。
5.结论
水轮发电机组主轴出现磨损情况后，采用现场衬套焊接施工方法处理，效果明显，磨损得到一定的保护，消除了主轴密封对主磨损的安全隐患，运行2年多以来，漏水量与以前对比明显减少，整个水机室环境得到较大改善。该方法在生产实践中有较好的推广应用价值。