汽輪機油中帶水原因及預防措施

袁紹友

中海油能源發展石化分公司石化三廠生產部 廣東惠州市

一臺20MW汽輪機，南京汽輪機廠生產，為抽汽背壓式汽輪機。機組運行時出現油中帶水問題，油中進水量達5kg/h。對相關油系統排查，懷疑是軸封漏汽。

一、機組油中進水原因

（1）采用蒸汽平衡原理分析，認為抽背機組的漏氣量在8～10t/h,如此大的漏氣量，首先懷疑機組軸封徑向間隙調整是否過大，因為軸封漏汽，水沿軸竄入軸承室，從而造成油中帶水。軸封徑向間隙過大，主要是機組安裝時，為避免啟動過程中軸的振動或轉子熱膨脹而碰磨軸封尖齒，一般在調整軸封時增大了軸封間隙（一般＜30μm，大多在25μm）。另一方面是機組正常運行中影響了軸封的嚴密性，軸封漏汽沿軸竄入軸承室，這是抽背機組油中進水的根本原因。

（2）軸封徑向間隙過小，機組啟動過程中軸封尖齒與轉子碰磨，尖齒倒伏，密封作用降低，造成軸封漏汽，使蒸汽沿軸竄入軸承室。

（3）軸封抽汽器抽氣壓力不足，抽氣管堵塞，造成負壓不足，使蒸汽沿軸竄出，造成軸封漏汽，也可能造成抽背機組油中帶水。

（4）盤車齒輪或靠背輪轉動鼓風的抽吸作用，造成軸承箱內局部負壓，吸入蒸汽。軸承室負壓增大，使軸封漏汽。這是客觀原因，但也會使油中帶水。

（5）機組高中壓缸膨脹不暢，在機組過臨界轉速軸系劇烈振動時，決定了軸承箱油擋間隙，間隙調整時，必須給予足夠重視，否則將碰磨油擋尖齒，造成油擋間隙過大，使軸封漏汽進入軸承室。

（6）汽缸結合面變形、密封不嚴密，造成蒸汽泄漏，進入軸承室，使油中帶水。

二、預防機組油中進水的措施

（1）優化機組啟動運行方式，減少軸封漏汽。以轉子熱膨脹量和轉子最大振幅之和為基準，優化機組運行方式。比如在暖機時間、機組沖轉參數以及沖轉報警參數未達到時，禁止沖轉或加速，這樣既可避免機組運行時因軸封間隙過大而漏汽，又可避免機組啟動過臨界轉速時因振動發生碰磨，從而避免軸封尖齒倒伏。適當降低高低除氧器運行壓力，最大程度地疏通一二瓦的漏汽量和減少漏至軸承箱的汽量。

（2）合理調整軸封間隙。目前抽背機組的情況是一瓦和二瓦的漏氣量大、壓力大且溫度高，實測溫度一瓦＞350℃，二瓦在200℃，很明顯是調速級和背壓漏氣所致。因此，必須合理調整軸封間隙。

（3）要保持軸封抽汽壓力，避免抽汽管堵塞。采用加大抽汽的方法，增加一臺抽風機，最大程度地疏通一二瓦的漏汽量和減少漏至軸承箱的汽量。

（4）在消除或降低軸承箱內負壓上下功夫，在軸承箱上部加裝帶濾網的壓力調整器，以平衡軸承箱內部壓力。

（5）加大外部濾油機的排水工作，利用真空濾油機，最大程度地減少油中的帶水量。

三、空氣密封油擋

采取上述措施后，油中帶水量雖有下降，但問題未得到根本解決。借鑒一種空氣密封油擋的方法，對防止小型汽輪機油中進水有顯著作用。

利用壓縮空氣形成一個環形風幕來密封軸承箱的漏汽，從外部輸入壓縮空氣，密封二瓦，可減少油中的帶水量。這種方法在國內的玖龍紙業及中海油惠州煉油等單位的小型機組上得到應用，都取得顯著效果。實測結果顯示，可將含水量控制在0.03%。

1.空氣密封油擋原理

為防止軸封漏汽通過油擋進入軸承箱，同時消除汽輪機油擋漏油、滲油的缺陷，可對汽輪機油擋進行改造，改為空氣密封油擋。傳統梳齒式油擋密封見圖1。

空氣密封油擋（圖2）結構基本與傳統梳齒油擋相同，不同的是空氣密封油擋在上下半油擋中央外部開有環形槽，圓周方向鉆均布小孔使環形槽通過小孔與油擋梳齒內圓柱面相同，槽內沖以壓縮空氣。壓縮空氣從中間向兩端擴散，如示意圖3所示一部分壓縮空氣通過幾道梳齒減壓減速后進入軸承箱內，另一部分壓縮空氣同樣通過幾道梳齒減壓減速后排出軸承箱外。正常運行中轉子高速旋轉，帶動壓縮空氣在油擋內渦流轉動，建立起自身的平衡，壓縮空氣泄漏量將減小，因而損耗的壓縮空氣將明顯減小。

圖1 傳統梳齒式油擋密封

2.空氣密封油擋實施方案

（1）測繪原油擋相關尺寸，如內外徑、長度及軸承箱安裝油擋位置的徑向、軸向尺寸。

（2）空氣密封油擋加工制作。

（3）圖 3是空氣密封油擋系統圖。從壓縮空氣母管接出一路通徑12～16mm的不銹鋼管，干燥的壓縮空氣經過截止閥和空氣干燥過濾器進一步干燥過濾，再通過調整門調整到適合的壓力，然后經兩支通徑6～8mm的小管，分別進入上下兩半油擋的環形密封槽中，通過徑向小孔進入油擋梳齒進行密封。

圖2 空氣密封油擋

圖3 空氣密封油擋系統圖

（4）空氣密封油擋安裝要求與傳統梳齒油擋要求相同。油擋固定要牢靠，一般情況下的油擋間隙，左右側0.15～0.2mm，底部間隙0.05mm，上部間隙0.25～0.3mm。

（5）空氣油擋調試。靜止狀態下，將油擋內壓縮空氣壓力調到0.1MPa，用紙放在油擋外，感覺紙有點飄或手感覺有微汽流即可。壓力不能調得太高，如果轉子較輕且壓力高的話，有可能將轉子托起。

此種改進油擋，在很多小型機組上都獲得成功，不用開真空濾油機，油化驗結果每次都合格，油中帶水問題得到徹底解決。