某大型轴流转桨式水轮机在投产初期频繁出现密封块磨损等故障,导致主轴密封块频繁更换,本文从主轴密封结构原理、设备安装质量及故障现象角度入手,分析了造成主轴密封故障的原因,并在原有结构基础上进行了局部改进,提高了主轴密封的可靠性,延长了设备的使用寿命,为类似水轮机主轴密封的故障处理提供了参考。

以水轮机主轴为研究对象,在有限密封段条件下,利用电磁学原理构建水轮机主轴磁流体密封装置的磁路模型,得到密封压力与磁流体密封磁极角、极齿高度、极齿宽度和极齿槽宽的关系,然后进行数值分析与试验验证。研究结果表明,随着磁极角、极齿高度和极齿槽宽的增加,密封压力呈抛物线变化,磁极角在45°、极齿高度和极齿槽宽在10倍间隙值处取得极大值;随着极齿宽度的增加,密封压力线性减小;随着水轮机主轴转速的增高,离心力对间隙内磁流体扰动不断加剧,甚至造成密封失效。