大型汽輪機軸承新型密封油檔的應用

馬 凱

(廣東粵華發電有限責任公司，廣東 廣州 510730)

1 設備概況

圖1 330 MW機組軸系示意

軸承箱將軸承潤滑油收集起來，從一個回油口流回儲油箱，油檔安裝在軸承箱上，主要作用是阻止油從軸承箱漏出，同時阻止外面雜質進入軸承箱。

2 機組運行中存在的異常

該電廠于1989年投產。機組軸封系統為電廠普遍采用的可調式迷宮軸封。在2007年4月份大修前，該汽輪機組出現2個嚴重問題。

(1)汽輪機透平油含水量長期超標，最嚴重時透平油含水量高達944 mg/L。汽輪機透平油含水量超標，不僅會引起調節及保安系統部套銹蝕，易發生卡澀現象，造成安全事故；同時也會使油質惡化，造成粘度降低，影響潤滑效果。

(2)軸承外油檔漏油，易引起明火。2006年10月，1號軸承外油檔漏油嚴重，油漏到周圍的保溫層上；因該處溫度較高，當油積累過多時出現冒煙現象，最后產生明火。

3 機組運行中存在的異常分析

3.1 油中進水

汽輪機油中進水的主要原因有2個。

(1)軸封供汽、漏汽及回汽系統的設計不合理及運行調整不當；軸封經過長時間運行，軸封間隙逐漸變大，密封效率有所下降。

2.2.2 對照品溶液的制備 精密稱取5-羥甲基糠醛對照品15.18 mg與蒼術素對照品14.24 mg，分別置25 mL量瓶中，加甲醇稀釋至刻度，加蓋搖勻；再分別取上述溶液0.1 mL，共同置于10mL量瓶中，加甲醇稀釋至刻度，加蓋搖勻，即得5-羥甲基糠醛濃度為 5.952μg·mL-1和蒼術素濃度為 5.684μg·mL-1的混合對照品溶液。

(2)軸承外油檔密封不好。經過長時間運行，由于機組軸系的振動，油檔都會與軸產生碰磨，導致油檔與轉子間隙變大，即動靜間隙變大，使得密封效果不好；且軸承箱內是負壓，會將蒸汽吸入軸承箱內，最終造成汽輪機透平油含水量超標。

3.1.1 軸封間隙偏大

為保證機組的經濟運行，防止軸封汽進入軸承箱內，軸封間隙一般都控制在0.35～0.85 mm，機組各汽缸軸封間隙如表1所示。為避免在啟停機過程中因動靜磨擦引起大軸彎曲和機組振動，安裝時取周峰設計值的上限；機組運行時，由于冷態和熱態軸承標高會變化及轉子的摩擦，一段時間后，軸封間隙會擴大，將造成漏汽量增加。

3.1.2 管道阻力大造成回汽不暢

軸封系統的高、中、低壓段的最外檔漏汽并流至同一條回汽母管，回流至軸封加熱器，凝結成水后排到凝汽器，未凝結的氣體從射水抽氣器排走。但因現場安裝位置的原因，回汽母管的彎頭太多，阻力太大，導致回汽不暢。大量的蒸汽從軸封往外漏出，導致軸承箱周圍充滿蒸汽，如圖2所示。

表1 機組各汽缸軸封間隙 mm

3.1.3 油檔間隙大

為抽出軸承箱內的油煙，防止油煙往外噴，機組軸承箱上安裝了抽油煙管道，并連接到排油煙風機上，使軸承箱內形成微負壓，機組各軸承負壓如表2所示。軸承油檔是HD系列復合油檔，雖然安裝時將油檔間隙調整至標準情況，但機組運行后會與轉子摩擦，造成油檔間隙漸漸增大，導致從軸封漏出的蒸汽被大量吸進軸承箱內，凝結成水。這就是透平油含水量長期超標的原因。

表2 機組各軸承負壓 mmH2O

3.2 軸承外油檔漏油

由于油檔間隙變大，雖然軸承箱內是微負壓，但油還是容易順著竄動的轉子從油檔間隙漏出，滴在軸承箱外壁或附近的保溫層上。由于高、中壓缸前后軸封處溫度較高，因此漏油很容易引起明火。

4 處理措施

從上述分析可知：汽輪機運行中不管是油中帶水還是油檔漏油，其關鍵點是油檔間隙過大，不能阻止蒸汽進入軸承箱，同時也不能阻止漏油。通過研究分析，決定采用氣密封式油檔，如圖3所示。

與傳統的梳齒型油檔相比，氣密封油檔多了1道干凈的壓縮空氣氣環。壓縮空氣從油檔側面進入油檔，在油檔中間均勻進入油檔銅齒中間的氣室，然后從轉子和銅齒之間的間隙向兩側流動，當氣體向軸承箱側流動時，可阻止軸承箱里面的油霧滲漏到外面；當氣體向另一側流動時，可阻止因軸承負壓使蒸汽和雜質吸入軸承箱造成油中帶水。

當轉子運行到3 000 r/min時，氣室內的氣體壓力會升高，因此在調整氣室壓力時應考慮運行后的氣室壓力。如果氣體壓力過大，軸承箱處于正壓，可能使油檔漏油；氣體壓力過小，則可能吸入蒸汽或雜質。當壓縮空氣供給出現故障時，氣密封油檔恢復到梳齒型油檔后繼續工作。

從氣密油檔的工作原理可以看出：

(1)氣密封式油檔與轉子不接觸，不影響轉子振動，不會磨損轉子；

(2)氣室里的氣環相當于浮動油檔的接觸材料，具有不影響轉子振動的優點；

(3)可調整油檔銅齒間隙，使其使用壽命比傳統梳齒油檔、浮動油檔長。

圖2 軸封系統漏氣示意

圖3 氣密封式油檔結構示意

5 氣密封油檔的使用特點

(1)投入潤滑油前，先投入抽油風機，然后開啟氣源總閥，再檢查各路油檔的氣源調節閥及各管路接頭有無漏氣現象。

(2)靠近軸封處的油檔，其表壓不能低于0.15 MPa，其余油檔表壓應在0.1 MPa左右。

(3)轉子轉速達到3 000 r/min后，油檔表壓會升高。

(4)油檔氣壓調整完畢后，必須將調節閥的鎖母鎖緊，防止氣壓變化。

(5)機組正常運行時，突然發現某處軸封漏汽過大，必須將此處油檔調節閥全開(防止油中進水)。

(6)同一個軸承箱內的2個油檔，其進氣壓力必須相等。

(7)為了防止軸承箱內形成正壓，必須開大油煙風機風門，使油箱內保持負壓狀態。

(8)當氣源突然出現故障時，只要軸承箱體內處于負壓狀態，在短期內就不會影響機組正常運行。

(9)油箱必須保持密閉。

6 結束語

該機組油檔改造后投入運行，汽輪機油中帶水未超過100 mg/L，完全符合機組運行標準；也未出現油檔漏油現象，解決了油檔漏油問題。由此可見，通過將油檔改為新型氣密封油檔，對機組的安全運行、防止油質乳化，具有建設性作用；同時，氣密封油檔繼承了傳統梳齒油檔的優點，干凈的氣體不會影響機組潤滑油特性，氣密效果非常理想，對機組的安全運行起了重要作用，改造取得了良好的效果。

1 王國清．浮動式密封油擋在煤矸石電廠1號汽輪機的應用[J]．應用技術，2004(9).

2 施維新．浮動和接觸密封對軸系振動影響的測試及分析[J]．中國電力，2004(2).

3 劉文柱，王雪峰，劉 琰．汽輪發電機軸承箱及油擋滲漏油的處理措施[J]．汽輪機技術，2005(2).

4 蔣凌峰．300 MW汽輪機浮動油擋的改造[J]．河南電力，2006(2).