某水力发电厂二级电站2 号机组进行了主轴密封更新改造，将原来的填料式主轴更换为水压式主轴密封，密封效果良好。在持续运行两年后，出现较大的漏水现象，顶盖水泵频繁启动，导致平均顶盖水泵排水启动间隔时间仅有 4.3min，存在安全隐患且浪费资源。本次改造主要从水压式主轴密封的止水接触部件——密封活塞作为切入点，对其材料、结构进行改造，以达到降低水压式主轴密封渗漏水量的目的，保障电厂安全稳定运行，避免造成电量、经济损失。

　　一、水压式主轴密封的介绍

　　1、水压式主轴密封的结构形式

　　水压式主轴密封结构型式如图 1 所示。在运行过程中水压式主轴密封通过向密封座与密封活塞上部 U 形槽形成的储水槽投入压力水以建立压力，并结合储水槽中弹簧的弹力与密封活塞自身重力，使密封活塞压紧在旋转中的抗磨环上以起到止水的作用。同时通过密封活塞上的润滑水孔，储水槽内的压力水流至密封活塞下部3 道润滑水槽中，以避免密封活塞与抗磨环干摩擦导致密封失效。

　　2、水压式主轴密封的漏水路径

　　图 1 中箭头所示为主轴密封渗漏水的前进方向：在运行过程中渗漏水由检修围带与转轮保护罩之间间隙向上流动至主轴密封座与转轮保护罩之间间隙，由于密封活塞止水失效，水流穿过密封活塞与抗磨环之间间隙，最终通过密封座与转轮保护罩之间间隙向上流至顶盖上方，从而产生大量漏水。

　　二、分析与诊断

　　1、密封活塞硬度不足

　　原密封活塞采用双层结构，材质偏软的 PU 环置于上层，与密封座形成上储水槽，用于建立压力;材质偏硬的泰迪材料环置于下层，与抗磨环形成摩擦面，用于止漏。双层结构导致 PU 环与泰迪材料环二者在垂直方向容易发生相对移动，总体硬度偏软，在运行过程中容易发生扭曲变形，卡塞于密封槽内无法下落止水。

　　2、密封活塞干摩擦使密封失效

　　在运行期间主轴密封发生大量漏水，停机检查发现有大量黑色粉末漂浮于顶盖上方，判断是密封活塞发生了烧损现象。由于二级 2 号机组为正吸出高程机组(吸出高程+0.5m)，在停机过程中发生了脱流现象，导致密封活塞干磨擦烧损产生了碳渣，碳渣又进一步堵塞了密封活塞底部细小的润滑水槽，使密封活塞底部无法与抗磨环形成水膜，继而又加剧了密封活塞的干磨擦，最终使密封失效。

　　3、密封活塞上储水槽建压不足

　　密封活塞上储水槽水压建压不足将导致密封活塞无法下落到位，导致其无法有效止水。现场检查润滑水压为 0.20MPa，符合上次主轴密封改造后的要求。为避免产生上储水槽压力泄漏导致密封活塞无法下落的情况，需要对密封活塞结构进行改进，以加强密封活塞上储水槽的建压。