CN116838519A - 一种水轮机活动导叶端面密封方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水轮机活动导叶密封技术领域，具体公开了一种水轮机活动导叶端面密封方法，包括以下步骤：S1：对密封槽进行预处理；S2：在密封槽中上部设置钢结构骨架，然后安装模具；S3：浇注聚氨酯：将聚氨酯预聚体与扩链剂混匀融合形成胶体，然后利用高压气体将胶体注入固定有模具的密封槽内，保温固化；气体压力小于0.2MPa；S4：固化完成后，于100~130℃下加热硫化12 h形成密封条，即完成水轮机活动导叶端面的密封。本发明利用真空高压浇注技术向模具和密封槽内浇注胶体，胶体形成的密封条与钢结构骨架物理结合，聚氨酯预聚体与扩链剂均匀融合形成的胶体能够增加胶体的化学黏结性，增加胶体与密封槽的黏结强度，有效提升密封条与密封槽之间的结合力。
Description
技术领域
本发明属于水轮机活动导叶密封技术领域，具体涉及一种水轮机活动导叶端面密封方法。
背景技术
水轮机导水机构是保证水电站机组稳定运行的重要组成部分，活动导叶是用来引导与截断水轮机水流和调节通过水轮机水流流量的关键装置。活动导叶端面密封安装于顶盖、底环，用于水轮机活动导叶在切断水流时止水。在水轮机停机中，关闭活动导叶时，活动导叶的上下端面、立面的密封条起密封作用，一方面阻止压力蜗壳内的水能流失，另一方面，防止机组在停机状态下潜动。水轮机活动导叶密封有硬密封、软密封、软硬结合等形式。
国内早期水电站水轮机活动导叶密封多采用在燕尾槽内安装耐油橡胶条的方式进行密封，利用该方式密封，橡胶条与燕尾槽的结合力不够，再加上经过多年运行，燕尾槽易产生磨蚀、腐蚀破坏，导致燕尾槽不规则损坏，会导致橡胶条固定力变小，密封不严等问题，橡胶条因此存在易脱落、使用寿命短的缺点，也会导致机组导叶端面缝隙大，活动导叶漏水量变大，引起机组停机困难和停机后潜动。
目前，活动导叶密封多采用更改密封结构的方式进行改善，将燕尾槽改为压板式密封，或更换座环为不锈钢材质。但对于某些水轮机，座环不具备拆卸进行机加工的条件，无法更改为压板式密封。另外，对燕尾槽磨蚀破损部位进行补焊修复又费时费力，成本较高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种提升密封条与密封槽间结合力的水轮机活动导叶端面密封方法。
基于上述目的，本发明通过如下技术方案实现：
一种水轮机活动导叶端面密封方法，包括以下步骤：
S1：对密封槽进行预处理；
S2：在密封槽中上部设置钢结构骨架，再次对密封槽进行喷砂处理，然后安装模具，用胶泥对模具周边进行密封；
钢结构骨架将密封槽内的密封条分割成两部分，钢结构骨架在密封槽的中上部能保证钢结构骨架下密封条的体积较多，从而保障密封条与密封槽的结合力，防止密封条被水轮机活动导叶或高速水流冲蚀时变形或脱离密封槽；
胶体浇注时能够通过钢结构骨架的金属网孔隙流入到密封槽底部，待胶体固化完成后，胶体浇注成的密封条能够实现与钢结构骨架的物理结合，有效防止密封条与密封槽脱离；再次喷砂处理能够除掉焊渣及钢结构骨架的锈迹，防止浇注的密封条与密封槽及钢结构骨架出现浇注分离的问题；胶泥能够对模具进行密封处理，防止胶体溢流，胶泥同时能够对模具起到固定作用，防止浇注过程中模具与密封槽脱离；
S3：浇注聚氨酯：将聚氨酯预聚体与扩链剂混匀融合形成胶体，胶体倒入压力罐内，然后利用高压气体将胶体注入固定有模具的密封槽内，保温固化；气体压力小于0.2MPa；
聚氨酯预聚体与扩链剂均匀融合后的胶体能够增强胶体与密封槽的黏结强度，增加胶条的化学黏结性，利用真空高压浇注技术将耐磨抗撕裂聚氨酯材料在密封槽内浇注成密封条，通过高压气体向固定有模具的密封槽内注入胶体，方便将固定有模具密封槽内的空气排出，还方便胶体快速填充固定有模具的密封槽，防止胶条注入过程中成型影响浇注密封条的质量；
胶体的温度及浇注压力能够使成型的密封条紧密固定在密封槽内，有效保障密封条与密封槽之间的结合力，避免直接安装的密封条易被活动导叶刮掉或高速水流冲蚀掉情况的发生；确保达到较高的温度，通过电加热垫对模具内的胶条固化成型，配合保温材料使胶条实现较高温度下的均匀固化；
S4：固化完成后，对浇注的密封条的飞边进行切除，并清除周边的胶泥，于100~130℃下加热硫化12 h形成密封条，即完成水轮机活动导叶端面的密封。通过对密封条的加热硫化能够促进密封条达到较好的性能。
优选地，保温固化的具体过程为：首先于100～120℃下固化2～4 h，然后再于70～90℃下固化6～8 h。
优选地，聚氨酯预聚体中含有烷基胺功能化氧化石墨烯。
优选地，钢结构骨架为钢板网。
优选地，步骤S1中预处理的具体过程为：凿除密封槽两侧5-10cm内的砂浆涂层，凿除后用角磨机再对密封槽内进行打磨，再利用喷砂枪清除密封槽内的锈迹、污渍，清除后密封槽内露出金属光泽。凿除范围范围小于5cm外部的污物容易进入到密封槽内，凿除范围范围大于10cm会增加施工难度，影响施工效率；喷砂处理能够有效清除密封槽内的一切污物，有利于浇注的密封条与密封槽紧密结合。
优选地，步骤S4中，硫化完成后在密封条表面涂覆润滑材料。能够在水轮机后期活动导叶闭合试验中起到润滑作用，防止密封条表面刮伤。
优选地，密封条包括底部为与密封槽相配合的类燕尾底板，类燕尾底板顶端有弧形凸条，弧形凸条的两侧与密封槽的顶端两侧相接；类燕尾底板内有钢结构骨架。
优选地，密封槽为类燕尾槽，密封槽内水平设置有钢结构骨架，钢结构骨架为钢板网，钢结构骨架水平设置在密封槽中上部；密封槽的两侧均开设有模具槽。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）通过本水轮机活动导叶端面密封方法的处理，能够得到密封性能良好、耐磨损性能优良、耐冲蚀性能优良的聚氨酯密封条，该密封条与密封槽不仅有化学键结合，还有焊接钢板网的物理结合，从而有效提升密封条与密封槽之间的结合力，能够有效解决直接安装在密封槽内的密封条易被活动导叶刮掉或高速水流冲蚀掉的问题。
（2）本发明利用真空高压浇注技术将耐磨抗撕裂聚氨酯材料浇注成密封条，密封条尺寸由密封槽实际尺寸决定，密封槽可以是规则形状，也可以是水流冲蚀破坏后的异形，密封槽破损部位可浇注聚氨酯填充，从而恢复设计尺寸；本发明的密封条凸出高度由定制模具控制，定制模具根据密封槽原始设计尺寸加工而成；本发明的密封条与密封槽之间结合力强，由高强黏结剂和钢结构骨架设计确保。
（3）本发明通过在密封槽的中上部焊接钢结构骨架，能够将密封槽分割成上下两部分，再利用真空高压浇注技术向模具和密封槽内浇注胶体，胶体通过钢结构骨架后浇注在密封槽内，胶体浇注形成的密封条与钢结构骨架物理结合，防止密封条与密封槽脱离，聚氨酯预聚体与扩链剂均匀融合形成的胶体能够增加胶体的化学黏结性，增加胶体形成的密封条与密封槽的黏结强度，使密封条与密封槽型材实现化学结合及物理结合的双相结合形式，有效提升密封条与密封槽之间的结合力，防止密封条脱落，保证密封条的优良密封效果，从而减少活动导叶端面密封时的水能浪费，增加发电效益，提升机组整体运行可靠度。
附图说明
图1是实施例1中密封条的截面示意图；
图2是实施例1中密封条的俯视图；
图3是实施例1的流程示意图；
图4是实施例1中本发明的施工效果示意图；
图5是实施例2的流程示意图。
图中，密封槽1，钢结构骨架2，密封条3，模具4，砂浆涂层5。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步说明，但并不限制本发明的范围。
实施例1
一种水轮机活动导叶端面密封方法，其流程如图3所示，包括以下步骤：
S1：对密封槽1进行预处理；预处理的具体过程为：凿除密封槽1两侧5-10cm内的砂浆涂层5，凿除后用角磨机再对密封槽1进行打磨，密封槽1两端的砂浆需清理干净，以免影响模具4安装的贴合，再利用喷砂枪对密封槽1内的锈迹、污渍进行喷砂清除，清除后密封槽1内露出金属光泽。
S2：在密封槽1中上部焊接钢结构骨架2，再次对密封槽1进行喷砂处理，然后安装模具4，用胶泥对模具4周边进行密封；钢结构骨架2为钢板网。
钢结构骨架2将密封槽1内的密封条3分割成两部分，钢结构骨架2在密封槽1的中上部能保证钢结构骨架2下密封条3的体积较多，从而保障密封条3与密封槽1的结合力，防止密封条3被水轮机活动导叶或高速水流冲蚀时变形或脱离密封槽1。
胶体浇注时能够通过钢结构骨架2的金属网孔隙流入到密封槽1底部，待胶体固化完成后，胶体浇注成的密封条3能够实现与钢结构骨架2的物理结合，有效防止密封条3与密封槽1脱离；再次喷砂处理能够除掉焊渣及钢结构骨架2的锈迹，防止浇注的密封条3与密封槽1及钢结构骨架2出现浇注分离的问题；胶泥能够对模具4进行密封处理，防止胶体溢流，胶泥同时能够对模具4起到固定作用，防止浇注过程中模具4与密封槽1脱离。
S3：浇注聚氨酯：将聚氨酯预聚体与扩链剂混匀融合形成胶体，胶体倒入压力罐内，然后利用高压气体将胶体注入固定有模具4的密封槽1内，保温固化；气体压力小于0.2MPa；保温固化的具体过程为：首先于120℃下固化2 h，然后再于90℃下固化6 h；聚氨酯预聚体中含有烷基胺功能化氧化石墨烯。
聚氨酯预聚体与扩链剂均匀融合后的胶体能够增强胶体与密封槽1的黏结强度，增加胶条的化学黏结性，利用真空高压浇注技术将耐磨抗撕裂聚氨酯材料在密封槽1内浇注成密封条3，通过高压气体向固定有模具4的密封槽1内注入胶体，方便将固定有模具4的密封槽1内的空气排出，还方便胶体快速填充固定有模具4的密封槽1，防止胶条注入过程中的成型影响浇注密封条3的质量。
胶体的温度及浇注压力能够使成型的密封条3紧密固定在密封槽1内，有效保障密封条3与密封槽1之间的结合力，避免直接安装的密封条3易被活动导叶刮掉或高速水流冲蚀掉情况的发生；保温固化确保达到较高的温度，通过电加热垫对模具4内的胶条固化成型，配合保温材料使胶条实现较高温度下的均匀固化。
S4：固化完成后，拆除模具4，对浇注的密封条3的飞边进行切除，并清除周边的胶泥，于120℃下加热硫化12 h形成密封条3，即完成水轮机活动导叶端面的密封；硫化完成后在密封条3表面涂覆润滑材料，水轮机活动导叶端面密封的施工效果如图4所示。密封条3包括底部为与密封槽相配合的类燕尾底板，类燕尾底板顶端有弧形凸条，弧形凸条的两侧与密封槽的顶端两侧相接；类燕尾底板内有钢结构骨架2。浇注完成的密封条3的结构如图1-2所示。
实施例2
一种水轮机活动导叶端面密封方法，其流程如图5所示，包括以下步骤：
S1：对密封槽1进行预处理；
S2：在密封槽1中上部设置钢结构骨架2，再次对密封槽1进行喷砂处理，然后安装模具4，用胶泥对模具4周边进行密封；
钢结构骨架2将密封槽1内的密封条3分割成两部分，钢结构骨架2在密封槽1的中上部能保证钢结构骨架2下密封条3的体积较多，从而保障密封条3与密封槽1的结合力，防止密封条3被水轮机活动导叶或高速水流冲蚀时变形或脱离密封槽1；
胶体浇注时能够通过钢结构骨架2的金属网孔隙流入到密封槽1底部，待胶体固化完成后，胶体浇注成的密封条3能够实现与钢结构骨架2的物理结合，有效防止密封条3与密封槽1脱离；再次喷砂处理能够除掉焊渣及钢结构骨架2的锈迹，防止浇注的密封条3与密封槽1及钢结构骨架2出现浇注分离的问题；胶泥能够对模具4进行密封处理，防止胶体溢流，胶泥同时能够对模具4起到固定作用，防止浇注过程中模具4与密封槽1脱离；
S3：浇注聚氨酯：将聚氨酯预聚体与扩链剂混匀融合形成胶体，胶体倒入压力罐内，然后利用高压气体将胶体注入固定有模具4的密封槽1内，保温固化；气体压力小于0.2MPa；
聚氨酯预聚体与扩链剂均匀融合后的胶体能够增强胶体与密封槽1的黏结强度，增加胶条的化学黏结性，利用真空高压浇注技术将耐磨抗撕裂聚氨酯材料在密封槽1内浇注成密封条3，通过高压气体向固定有模具4的密封槽1内注入胶体，方便将固定有模具4的密封槽1内的空气排出，还方便胶体快速填充固定有模具4的密封槽1，防止胶条注入过程中成型影响浇注密封条3的质量；
胶体的温度及浇注压力能够使成型的密封条3紧密固定在密封槽1内，有效保障密封条3与密封槽1之间的结合力，避免直接安装的密封条3易被活动导叶刮掉或高速水流冲蚀掉情况的发生；确保达到较高的温度，通过电加热垫对模具4内的胶条固化成型，配合保温材料使胶条实现较高温度下的均匀固化；
S4：固化完成后，对浇注的密封条3的飞边进行切除，并清除周边的胶泥，于100~130℃下加热硫化12 h形成密封条3，即完成水轮机活动导叶端面的密封。通过对密封条3的加热硫化能够促进密封条3达到较好的性能。
实施例3
一种水轮机活动导叶端面密封方法，与实施例1的不同之处在于：步骤S3中保温固化的具体过程为：首先于100℃下固化4 h，然后再于70℃下固化8 h。
实施例4
一种水轮机活动导叶端面密封方法，与实施例1的不同之处在于：步骤S3中气体压力为0.2MPa。
实施例5
一种水轮机活动导叶端面密封方法，与实施例1的不同之处在于：步骤S3中气体压力为0.1MPa。
实施例6
一种水轮机活动导叶端面密封方法，与实施例1的不同之处在于：步骤S3中气体压力为0.05MPa。
实施例7
一种水轮机活动导叶端面密封条，密封条3底部为与密封槽1相配合的类燕尾底板，类燕尾底板顶端有弧形凸条，弧形凸条的两侧与密封槽1的顶端两侧相接；类燕尾底板内有钢结构骨架2，钢结构骨架2为钢板网。
实施例8
一种水轮机活动导叶端面密封槽，密封槽1为类燕尾槽，密封槽1内水平设置有钢结构骨架2，钢结构骨架2为钢板网，钢结构骨架2水平设置在密封槽1中上部；密封槽1的两侧均开设有模具槽。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，但不仅限于上述实例，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种水轮机活动导叶端面密封方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对密封槽进行预处理；
S2：在密封槽中上部设置钢结构骨架，然后安装模具；
S3：浇注聚氨酯：将聚氨酯预聚体与扩链剂混匀融合形成胶体，然后利用高压气体将胶体注入固定有模具的密封槽内，保温固化；所述气体压力小于0.2MPa；
S4：固化完成后，于100~130℃下加热硫化12 h形成密封条，即完成水轮机活动导叶端面的密封。
2.根据权利要求1所述的水轮机活动导叶端面密封方法，其特征在于，所述保温固化的具体过程为：首先于100～120℃下固化2～4 h，然后再于70～90℃下固化6～8 h。
3.根据权利要求1或2所述的水轮机活动导叶端面密封方法，其特征在于，所述聚氨酯预聚体中含有烷基胺功能化氧化石墨烯。
4.根据权利要求3所述的水轮机活动导叶端面密封方法，其特征在于，所述钢结构骨架为钢板网。
5.根据权利要求1所述的水轮机活动导叶端面密封方法，其特征在于，步骤S1中预处理的具体过程为：凿除密封槽两侧5-10cm内的砂浆涂层，凿除后再对密封槽内进行打磨，清除锈迹、污渍至漏出金属光泽。
6.根据权利要求1所述的水轮机活动导叶端面密封方法，其特征在于，步骤S4中，硫化完成后在密封条表面涂覆润滑材料。
7.根据权利要求1所述的水轮机活动导叶端面密封方法，其特征在于，所述密封条包括底部为与密封槽相配合的类燕尾底板，类燕尾底板顶端有弧形凸条，弧形凸条的两侧与密封槽的顶端两侧相接；所述类燕尾底板内有钢结构骨架。
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| CN (1) | CN116838519A (zh) |
Citations (6)
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2023
- 2023-08-10 CN CN202311005943.9A patent/CN116838519A/zh active Pending
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