水車発電ユニットの保守において、水車の保守項目の一つに保守シールがあります。水車保守シールとは、水車作動シールおよび油圧ガイドベアリングの停止時や保守時に必要となる軸受シールを指します。これらのシールは、放水位が高い場合に水車ピットへの逆流を防止します。本日は、水車主軸シールの構造から、水車シールのいくつかの分類について解説します。
水力タービンの作動シールは、
（1）平板シール。平板シールには、単層平板シールと二層平板シールがあります。単層平板シールは、主に単層のゴム板を使用し、主軸に固定されたステンレス鋼回転リングの端面とシールを形成し、水圧でシールします。構造は簡単ですが、シール効果は二層平板シールほど良くなく、耐用年数も二層平板シールほど長くありません。二層平板はシール効果は良好ですが、構造が複雑で、持ち上げると水が漏れます。現在、中小型軸流ユニットにも使用されています。
（2）ラジアルシール。ラジアルシールは、鋼製扇形ブロック内のスプリングによって主軸に密着圧着され、シール層を形成する複数の扇形カーボンブロックで構成されています。シールリングに小さな排水孔が開けられており、漏洩した水を排出します。主に清水で密封され、堆積物を含む水では耐摩耗性が劣ります。シール構造が複雑で、設置とメンテナンスが難しく、スプリング性能の確保が容易ではなく、摩擦後のラジアル方向の自己調整が小さいため、基本的に廃止され、端面シールに置き換えられています。
（3）パッキンシール。パッキンシールは、底部シールリング、パッキン、ウォーターシールリング、ウォーターシールパイプ、グランドから構成されます。主に底部シールリングとグランド圧縮スリーブの中間に位置するパッキンによってシール機能を担います。小型水平ユニットに広く使用されています。
（4）面シール。面シールには機械式と油圧式があります。機械式端面シールは、スプリングの力で円板状のゴムブロックを引っ張り上げ、円板状のゴムブロックを主軸に固定されたステンレス鋼リングに密着させてシールします。ゴムシールリングは水車の上部カバー（または支持カバー）に固定されています。このようなシール構造はシンプルで調整が容易ですが、スプリングの力が不均一であるため、偏芯や摩耗が発生しやすく、シール性能が不安定になります。
（5）ラビリンスリングシール。ラビリンスリングシールは近年の新しいタイプのシールで、その動作原理は、タービンランナーの上部にポンププレート装置を設置することです。ポンププレートの吸引作用により、主軸フランジは常に大気中にあります。軸と軸シールの間には接触がなく、空気層のみがあります。シールの耐用年数は非常に長いです。主軸シールは非接触ラビリンス型で、軸に近い回転スリーブ、シーリングボックス、主軸シール排水パイプなどの部品で構成されています。タービンの通常の運転では、全負荷範囲でシーリングボックスに水圧がかかりません。ランナー上のポンププレートはランナーと一緒に回転し、水や固形物が主軸シールに入るのを防ぎます。同時に、ポンププレートの排水管は、水車の上部カバーの下に砂や固形物が堆積するのを防ぎ、上部の漏水止めリングを通して少量の漏水をポンププレートの排水管を通して放水に排出します。
これらはタービンシールの4つの主要なカテゴリーです。この4つのカテゴリーの中で、ラビリンスリングシールは新しいシール技術として、シーリングボックスからの漏水を効果的に防止できるため、多くの水力発電所で採用・運用されており、運用効果も良好です。
投稿日時: 2022年1月24日
