330 MW汽輪發電機組軸瓦漏油研究

白洪森

(中山粵海能源有限公司， 廣東中山 528429)

汽輪發電機組軸瓦漏油是經常發生在電廠的問題，不僅會損失主機潤滑油系統大量的潤滑油，造成大量的經濟損失，而且軸瓦漏出的潤滑油滴漏到高溫管道上或重要設備上會發生冒煙、起火等現象，以致損毀機組重要附屬設備及附件，嚴重威脅機組的正常生產運行，甚至會導致機組被迫停機。

筆者通過對某330 MW熱電聯產汽輪發電機組軸瓦漏油的原因逐條分析并進行試驗，介紹解決該問題的思路，根據分析結果提出了解決軸瓦漏油的方法。

1 漏油問題

1.1 機組概況

該電廠有2臺330 MW熱電聯產機組，汽輪機為亞臨界、單軸、一次中間再熱、雙缸雙排汽、兩級可調整抽汽凝汽式汽輪機。主蒸汽的溫度為537 ℃、壓力為16.7 MPa，最大、額定二級工業供熱抽汽質量流量分別為400 t/h、220 t/h，額定二級工業供熱抽汽的壓力為1.275 MPa(可調)、溫度為 300 ℃(減溫后)；汽輪發電機為300 MW等級的三相交流兩極同步發電機，額定轉速為3 000 r/min 。

1.2 具體問題

該電廠2號機組自投產以來，經歷過多次大小修，雖然每次均按照汽輪機及發電機廠家提供的設備說明書、質量標準等文件將軸承油擋與轉子的間隙(簡稱油擋間隙)調整到規定范圍(左右側均為0.15～0.20 mm、下部為0.05～0.10 mm、頂部為0.20～0.25 mm)，但是機組運行后，軸瓦還會出現滲漏油的現象。表1為2019年1月—7月的漏油統計表，6號軸瓦漏油情況最嚴重，占全部漏油體積的85%左右。

表1 漏油情況統計

2 原因分析

對可能導致軸瓦漏油的原因進行逐項排查與研究分析，具體分析結果如下：

(1) 潤滑油系統回油管路不暢通。潤滑油系統回油管路是否暢通，直接影響軸承室微負壓狀態的建立，回油管路不暢通會導致其液位上升，軸承室液位超過油擋下部的油擋齒條高度，導致軸瓦漏油。潤滑油系統回油管路不暢通的原因有回油管路布置偏高、軸承室潤滑油回油管內有雜物堵塞等。依次從各軸瓦回油窺視孔觀察軸瓦回油管路液位情況，發現油擋漏油的軸瓦回油管路液位雖然相較不漏油軸瓦機組液位高，但并未滿管，說明目前的回油管路布置尚能滿足軸瓦回油需求。

(2)油擋間隙遠超標準值。雖然每次進行軸瓦解體檢查時，均將軸瓦油擋間隙調整至標準值或修前值，但在汽輪機啟動階段，汽輪機轉子與油擋可能會發生輕微碰摩，機組運行穩定后，汽輪發電機組實際油擋間隙會高于標準值，如果穩定運行過程中的油擋間隙與標準值差距較大，可能會導致軸瓦漏油。在大修期間對漏油最嚴重的5號、6號軸瓦的油擋間隙進行了檢查和調整。油擋間隙的修前值、修后值與標準值見圖1(上限值為標準值的上限)。

由圖1可得：實際運行時，5號、6號軸瓦的油擋間隙均超過汽輪機檢修規程規定的標準值。6號軸瓦左側的油擋間隙為0.55 mm，遠超標準值(0.15～0.20 mm)；頂部間隙為0.75 mm，遠超標準值(0.30～0.40 mm)；右側間隙與底部間隙也均超過標準值。5號軸瓦的油擋間隙同樣超過標準值，但情況沒有6號軸瓦嚴重，油擋間隙與漏油量有直接關系。

(3) 潤滑油品質不達標引起油液品質下降。油液泡沫過多導致回油受阻，軸承室無法形成負壓，也會發生漏油。經過現場對每個軸承回油窺視孔檢查發現回油泡沫不多，取樣將主機潤滑油箱中油液送外檢驗，檢驗結果見表2，檢測方法依據GB/T 12579—2002《潤滑油泡沫特性測定法》。

表2 油質檢驗結果

由表2可得：潤滑油泡沫傾向性與穩定性呈積極性結果，潤滑油品質較好，說明潤滑油品質對軸瓦漏油問題基本無影響。

(4) 主機潤滑油系統向內漏氣嚴重。該電廠1號機組正常運行時軸承不存在漏油問題，因此在1號機組及2號機組油箱頂部安裝臨時負壓測點，對比觀察2臺機組開1臺、2臺排煙風機時油箱的負壓情況，主機潤滑油箱頂部負壓試驗結果見圖2。

圖2 油箱頂部負壓試驗結果

由圖2可得：1號機組油箱頂部負壓明顯高于2號機組。由此判斷2號機組潤滑油系統內負壓偏低是軸瓦漏油的重要原因。

2號機組潤滑油系統負壓偏低的原因為潤滑油系統負壓無法正常建立，可能存在泄漏。2號機組主機潤滑油箱溢流管為DN100管道，管道通過2個彎頭連接至事故油池，管道總長不足20 m，潤滑油系統可能通過該溢流管向內大量漏氣，因此封堵2號機組主機潤滑油箱溢流管進行潤滑油系統負壓對比試驗，結果見圖3。

圖3 封堵溢流管前后負壓對比

由圖3可得：2號機組封堵主機潤滑油箱溢流管后，開1臺排煙風機主機潤滑油箱負壓由-110 Pa變化為-150 Pa，此時6號軸瓦窺視鏡頂部產生明顯負壓，軸承漏油有輕微減少跡象；封堵后，開2臺排煙風機時，主機潤滑油箱負壓變化為-500 Pa，軸瓦漏油現象基本停止。主機頂部溢流管存在嚴重漏氣現象，這是機組油系統負壓無法正常建立的重要原因，且開1臺排煙風機與開2臺排煙風機有明顯區別，說明排煙風機系統存在出力不足問題。

(5) 排煙風機系統存在出力下降的問題。排煙風機系統存在的出力下降問題會使排煙風機無法有效將潤滑油系統內油煙抽走，使潤滑油系統正常運行時負壓狀態無法正常建立。封堵主機潤滑油箱溢流管后，在2臺機組各自的6號軸瓦回油管出口安裝臨時測點，在2臺機組各開1臺排煙風機狀態下，分別測量2臺機組回油管路的負壓，因軸瓦回油測點十分接近軸承室，可認為該處負壓近似等于軸承室負壓。得到1號、2號機組6號軸瓦回油管出口測點負壓分別為-250 Pa、-20 Pa，這表明2號機組潤滑油系統負壓未正常建立。

解體檢查2號機組主機潤滑油箱頂部排煙系統，2臺排煙風機出口閥門損壞、閥板破損，導致開1臺排煙風機時，煙氣在油箱內循環，降低排煙風機出力；解體檢查排煙風機吸入口的油煙分離器，發現油煙分離器內有大量的油水混合物堵塞濾芯，已將排煙風機進口堵死，油箱內的空氣及油煙無法通過管路進入排煙風機的進口，排煙風機雖然可以運轉，但是抽不出大部分油箱內的油煙，使潤滑油系統負壓無法正常建立，當軸承轉速升高時，造成軸瓦向外漏油，而且隨著汽輪機轉子轉速升高，軸瓦漏油量也隨之增加，這是漏油的根本原因。

汽輪發電機組軸承座內的微負壓狀態是保證軸承座不向外漏油的必要條件，軸承座內微負壓狀態被破壞后，軸與軸承摩擦熱量加熱潤滑油產生油煙無處可去，油煙液化后產生的油滴必然隨著軸承座內壓力增加而從油擋處溢出，因此主機潤滑油系統漏氣嚴重是軸瓦漏油的重要原因；排煙風機出力降低，主機潤滑油系統負壓無法正常建立是軸瓦漏油的根本原因；軸承座油擋間隙超出標準值是軸瓦漏油量大的重要誘因。

3 處理措施與實施效果

3.1 處理措施

(1) 排煙風機出口損壞閥門的型號為D371X-10 DN150，密封面為襯膠軟密封，該類型閥門不應使用在油系統中。根據排煙風機系統油液流體的特性，將損壞閥門更換為耐油腐蝕的聚四氟乙烯密封閥門。

(2)潤滑油系統排煙風機原裝入口濾芯為玻璃纖維式氣液分離濾芯，該類型濾芯被油浸濕后容易塌陷堵塞流道，因而產生較大阻力，影響主機潤滑油箱負壓的正常建立，將其更換為不銹鋼氣液分離濾芯式濾芯。

(3) 在2號機組油箱溢流管出口增加高強度聚氯乙烯(PVC)水帶，該類型水帶不僅可將溢流管溢流時的油液放掉，而且在油箱內部產生負壓時會自動閉合，防止向內漏氣。

(4) 從廠家采購新油擋對原有磨損較大的油擋進行更換，保證油擋間隙恢復至標準值要求范圍內。

3.2 實施效果

(1) 更換排煙風機出口閥門及入口濾芯后，排煙風機系統運行正常，各項指標均檢測合格，風機運轉穩定，1臺排煙風機運行時油箱內負壓最高可達到-500 Pa，高于標準值，油箱內負壓得到正常建立；配合更換并調整油擋間隙至合適值，軸瓦漏油情況完全消失。

(2)更換排煙風機出口閥門及入口濾芯后，取消原有封堵，機組正常運行時，油箱溢流口增加高強度PVC水帶，測得油箱負壓由-500 Pa變化為-550 Pa，該方案有利于潤滑油系統建立負壓。

4 結語

針對該330 MW機組軸瓦存在嚴重漏油的問題，筆者通過負壓對比試驗分析出潤滑油系統負壓無法正常建立是軸瓦漏油的根本原因，并通過解體排煙風機系統，更換受損的排煙風機出口閥門及入口濾芯、增加可自動閉合的主機潤滑油箱溢流管出口PVC水帶及軸瓦油擋等措施，徹底解決了該機組軸瓦嚴重漏油的問題，每年直接節省潤滑油采購費10萬元左右，并使機組運行地更加安全、經濟、穩定。