1000MW機組主機潤滑油水分超標及軸承漏油治理

宋宇

摘 要：本文在詳細分析1000MW機組主機潤滑油水分超標和軸承漏油的故障問題及其原因的基礎(chǔ)上，提出了嚴格掌控軸封壓力、優(yōu)化并改造軸承處高壓缸體保溫層和改造軸承座油擋等解決措施，希望通過相應(yīng)的治理措施，能夠有效處理主機潤滑油水分超標及軸承漏油的問題，保證機組的安全運行。

關(guān)鍵詞：1000MW機組；潤滑油；水分超標；軸承漏油

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）11-0055-02

引 言

我公司2×1000MW機組汽輪機為哈爾濱汽輪機有限責任公司與日本東芝株式會社聯(lián)合設(shè)計制造的超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、八級非調(diào)整回熱抽汽、凝汽式汽輪機，其型號為：CCLN1000-25.0/600/600，通過集成式油站對主機潤滑油進行供應(yīng)，各油站具備在線的油凈化裝置，油凈化裝置具備過濾顆粒物功能和脫水功能。自調(diào)試投產(chǎn)以來，機組運作狀況較好，汽輪機的各項指標基本符合原設(shè)計數(shù)據(jù)的要求，主機設(shè)備的使用運行狀況較好。但在調(diào)試運行的過程中，主機潤滑油水分超標的問題比較嚴重，并且主機的軸承出現(xiàn)了漏油問題，嚴重影響了機組運行的安全性和可靠性。因此，必須要找出主機潤滑油水分超標及軸承漏油等問題的原因，并制定相應(yīng)的措施進行治理。

1 故障發(fā)生的危害及其原因

1.1 主機潤滑油水分超標

當潤滑油的含水量超過一定標準時，會導致潤滑效果下降、加快設(shè)備的老化速度，嚴重的話還會阻礙形成油膜，在一定程度上損壞軸承，嚴重影響到機組的運作安全。在通過分析并仔細排查可能造成汽輪機潤滑油水分超標的原因之后，結(jié)果顯示造成潤滑油中進水的直接原因是軸承箱內(nèi)有汽輪機高壓缸軸的封漏汽經(jīng)由1號軸承的座油擋流入。此外，造成軸承箱內(nèi)有汽輪機高壓缸軸封漏汽進入的原因可以歸納為以下四點：①安裝過程中存在誤差或者在機組的運作過程中存在著動靜碰磨，從而使得軸封密封齒與轉(zhuǎn)子徑向的間隙超出了預(yù)期值，導致軸封漏汽量大大增加。②軸封間隙超出設(shè)計值后，為保持機組真空，需要提高軸封的供汽量；但與此同時軸封供汽壓力的調(diào)節(jié)功能低，無法快速調(diào)節(jié)以適應(yīng)實際情況的變化，從而增加了軸封蒸汽外漏量。③由于軸承箱油擋與高壓缸調(diào)端的軸封體之間存在著較近的距離，軸封漏汽的擴散功能不強，易導致微負壓的軸承箱有軸封漏汽進入。1000MW汽輪機的高壓缸調(diào)端軸封體與軸承油擋之間的距離為65mm，并且有保溫層包在軸封體包上，導致高壓缸調(diào)端軸封體與軸承油擋幾乎是緊貼狀態(tài)，使得軸封漏汽擴散的問題更加嚴重。④軸承箱油擋經(jīng)過一段時間的運作后，因為動靜碰磨的緣故會增大其密封間隙，進而導致軸封漏汽的進入量增加。

1.2 軸承箱油擋漏油

軸承箱油擋外漏潤滑油易導致火災(zāi)等事故的發(fā)生，會嚴重影響到機組的安全運行。通過仔細檢查設(shè)備解體，分析相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點、運作情況等數(shù)據(jù)后，造成軸承座油擋漏油的原因主要有以下五點：①在安裝過程中的操作誤差或在運作過程中的動靜碰磨都會增大油擋密封間隙；②大型機組為了實現(xiàn)軸系長度的縮短，會將軸瓦與外油擋之間的距離設(shè)計得比較近，由于瓦體油擋是單級密封齒并且齒內(nèi)間隙較大，當軸瓦回油時易被漏到外油擋處，從而導致軸承箱油檔漏油；③軸承室過低的負壓，可能造成外油擋回油不通暢；④在啟動或停止機組的過程中，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不高，通過軸頸會有潤滑油從外油擋漏出；⑤油擋由于油漬碳化結(jié)焦的原因，從而導致回油孔堵塞，阻礙了油擋回油。

2 治理措施

綜上所述，是有多種原因?qū)е铝酥鳈C潤滑油水分超標及軸承漏油問題的發(fā)生，不僅是因為相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，也可能是因為運行過程中的操作問題，一部分故障原因之間還可能存在著相互作用。此外，由于難以完全處理好主機缸體軸封蒸汽漏出的現(xiàn)象，進行軸承箱負壓的降低也會影響到外油擋回油，并且在機組運作的一定時間后，油檔間隙會擴大、不能實現(xiàn)在線調(diào)整。總之，舊的運行調(diào)整對策難以完全解決以上問題，所以提出了嚴控軸封壓力、調(diào)整軸承處高壓缸體保溫層、使用氣密封油擋代替原來的梳齒油擋等治理措施，以解決主機潤滑油水分超標及軸承箱漏油的問題。

2.1 嚴控軸封系統(tǒng)母管的蒸汽壓力

由主機軸封系統(tǒng)的設(shè)計可以得知，在軸封母管中引入蒸汽，在提高蒸汽壓力的情況下，會增多蒸汽的漏出量。同時為了確保低壓缸軸封處于密封的狀態(tài)，壓力也不能過低。所以，必須要優(yōu)化相應(yīng)的主機軸封系統(tǒng)。①提高軸封供汽以及溢流調(diào)節(jié)閥的控制精準度，即從之前的2%調(diào)節(jié)到0.5%，從而提升軸封系統(tǒng)適應(yīng)能力，保證軸封系統(tǒng)能夠有效適應(yīng)機組運行情況的變化。②必須確保軸封蒸汽母管壓力在15～18kPa這一范圍內(nèi)。

2.2 調(diào)整高壓缸調(diào)端軸封保溫層并進行優(yōu)化

因為高壓缸調(diào)端軸封體與軸承座外油擋之間的距離為65mm，若依據(jù)以往的高壓缸缸體保溫模式，軸封箱與軸封體之間肯定會被保溫層填滿，最終會不利于擴散軸封的外漏蒸汽。因此，必須調(diào)整優(yōu)化原保溫層，在保證缸體保溫層不受影響的基礎(chǔ)上，擴大軸封體周圍的保溫層，使其向外擴大15cm，同時保證保溫層能夠貼住高壓缸缸體，以保證軸承座油擋與保溫層之間留有間隙，促進軸封外漏蒸汽的擴散。

2.3 采用氣密性油擋來取代原梳齒型油擋

（1）氣密封油擋在保留了原梳齒型油擋基本構(gòu)造的基礎(chǔ)上，設(shè)置了一個環(huán)形均壓室在油擋本體的內(nèi)部，并通過管路將干燥的壓縮空氣引入油擋本體。通過氣密封油擋的環(huán)形均壓室在油檔內(nèi)部的密封齒內(nèi)均勻分散壓縮空氣，使得油擋軸向位置的中部能夠組成正壓區(qū)。壓縮空氣在進到油擋密封齒后會沿向轉(zhuǎn)軸分成兩個方向擴散至低壓區(qū)，一股氣流沿軸向流進軸承箱內(nèi)部，通過排煙系統(tǒng)排出，這股氣流在流入軸承箱內(nèi)部的過程中可以防止軸頸上的油外流，以保證油擋不漏油；另一股氣流出軸承箱外，這股氣流能夠防止軸封漏汽以及阻止軸承箱內(nèi)有雜質(zhì)進入，可以通過壓縮空氣管路的開關(guān)閥來調(diào)節(jié)氣流壓力，由于軸封漏汽屬于漏向大氣，相對壓力也較低，即保證這股氣流壓力能夠略高于大氣壓。根據(jù)以上分析可得知，氣密封油擋是具有雙重密封的設(shè)計結(jié)構(gòu)，即梳齒式密封和氣壓密封。假設(shè)壓縮空氣在運行過程中突然中斷，其梳齒式密封結(jié)構(gòu)同樣可以發(fā)揮密封的作用，這一結(jié)構(gòu)特點提升了機組運行的安全性和可靠性。

（2）為了保證是清潔干凈的壓縮空氣引入到油擋內(nèi)，氣密封油擋供氣系統(tǒng)的氣源采用的是汽機房內(nèi)的儀用壓縮空氣。通過一根不銹鋼管將系統(tǒng)壓縮空氣從廠房的儀用壓縮空氣環(huán)形母管引到平臺汽輪機的范圍內(nèi)，在通過空氣過濾器的過濾后，通過支管將壓縮空氣引至各個軸承室的油擋。單向閥安裝在進氣口處，以確保不會出現(xiàn)有水倒流至汽道的情況。在汽輪機平臺范圍內(nèi)，壓縮空氣管路會沿著潤滑油管路引至各軸承的位置，依據(jù)實際情況調(diào)整具體位置布局。每套油擋設(shè)置了兩個外部的進氣口，在互成90°的情況下均勻分布在油擋的上半部。

3 治理效果

根據(jù)主機的構(gòu)造特點及軸封漏汽、油擋漏油的實際情況，調(diào)整了機組軸封系統(tǒng)的溢流調(diào)節(jié)閥與供汽調(diào)節(jié)閥的控制精準度、優(yōu)化了軸封蒸汽母管壓力的控制邏輯，并改造完成了軸承氣密封油擋。因為氣密封油擋與原梳齒型油擋的主體構(gòu)造大體上是相同的，所以新油擋的安裝可依據(jù)原有標準實施。油擋供氣管道的材質(zhì)是不銹鋼同時使用氬弧焊技術(shù)進行焊接，安裝后必須對管道進行打掃，確保管道的內(nèi)壁清潔干凈，避免軸承箱內(nèi)有雜質(zhì)隨空氣進入并對潤滑油進行污染。每個軸承油擋的供氣量都要依據(jù)具體的運作情況進行調(diào)整，貫徹執(zhí)行不進汽、不漏油的標準。在實施主機潤滑油水分超標及軸承漏油治理措施之后，至今機組一直在安全運行，在油凈化裝置的安全運行過程中，主機潤滑油水分指標經(jīng)檢驗后顯示為合格，油凈化裝置每天的排水量約200mL，同時油凈化裝置的濾芯只需要在機組進行檢修時按時更換。此外，軸承座油擋漏油的問題也得到了有效解決。在治理方案執(zhí)行后，主機潤滑油水分超標及軸承漏油的問題得到了有效的處理，機組的安全運行問題得到了解決，還節(jié)省了不斷漏油而導致的人力、物力和財力成本。

4 結(jié)束語

綜上所述，主機潤滑油水分超標及軸承漏油的問題會嚴重影響到機組運行的安全性和可靠性，必須通過嚴控軸封母管蒸汽壓力、對高壓缸調(diào)端軸封保溫層進行調(diào)整優(yōu)化、采用氣密性油擋來取代原梳齒型油擋等措施，實行綜合治理方案，以解決主機潤滑油水分超標及軸承漏油的問題，確保機組的安全運行。

參考文獻

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收稿日期：2018-3-10

作者簡介：宋 宇（1990-），男，助理工程師，大學本科。