大型汽轮机轴承新型密封油档的应用

马 凯

(广东粤华发电有限责任公司，广东 广州 510730)

1 设备概况

图1 330 MW机组轴系示意

轴承箱将轴承润滑油收集起来，从一个回油口流回储油箱，油档安装在轴承箱上，主要作用是阻止油从轴承箱漏出，同时阻止外面杂质进入轴承箱。

2 机组运行中存在的异常

该电厂于1989年投产。机组轴封系统为电厂普遍采用的可调式迷宫轴封。在2007年4月份大修前，该汽轮机组出现2个严重问题。

(1)汽轮机透平油含水量长期超标，最严重时透平油含水量高达944 mg/L。汽轮机透平油含水量超标，不仅会引起调节及保安系统部套锈蚀，易发生卡涩现象，造成安全事故；同时也会使油质恶化，造成粘度降低，影响润滑效果。

(2)轴承外油档漏油，易引起明火。2006年10月，1号轴承外油档漏油严重，油漏到周围的保温层上；因该处温度较高，当油积累过多时出现冒烟现象，最后产生明火。

3 机组运行中存在的异常分析

3.1 油中进水

汽轮机油中进水的主要原因有2个。

(1)轴封供汽、漏汽及回汽系统的设计不合理及运行调整不当；轴封经过长时间运行，轴封间隙逐渐变大，密封效率有所下降。

2.2.2 对照品溶液的制备 精密称取5-羟甲基糠醛对照品15.18 mg与苍术素对照品14.24 mg，分别置25 mL量瓶中，加甲醇稀释至刻度，加盖摇匀；再分别取上述溶液0.1 mL，共同置于10mL量瓶中，加甲醇稀释至刻度，加盖摇匀，即得5-羟甲基糠醛浓度为 5.952μg·mL-1和苍术素浓度为 5.684μg·mL-1的混合对照品溶液。

(2)轴承外油档密封不好。经过长时间运行，由于机组轴系的振动，油档都会与轴产生碰磨，导致油档与转子间隙变大，即动静间隙变大，使得密封效果不好；且轴承箱内是负压，会将蒸汽吸入轴承箱内，最终造成汽轮机透平油含水量超标。

3.1.1 轴封间隙偏大

为保证机组的经济运行，防止轴封汽进入轴承箱内，轴封间隙一般都控制在0.35～0.85 mm，机组各汽缸轴封间隙如表1所示。为避免在启停机过程中因动静磨擦引起大轴弯曲和机组振动，安装时取周峰设计值的上限；机组运行时，由于冷态和热态轴承标高会变化及转子的摩擦，一段时间后，轴封间隙会扩大，将造成漏汽量增加。

3.1.2 管道阻力大造成回汽不畅

轴封系统的高、中、低压段的最外档漏汽并流至同一条回汽母管，回流至轴封加热器，凝结成水后排到凝汽器，未凝结的气体从射水抽气器排走。但因现场安装位置的原因，回汽母管的弯头太多，阻力太大，导致回汽不畅。大量的蒸汽从轴封往外漏出，导致轴承箱周围充满蒸汽，如图2所示。

表1 机组各汽缸轴封间隙 mm

3.1.3 油档间隙大

为抽出轴承箱内的油烟，防止油烟往外喷，机组轴承箱上安装了抽油烟管道，并连接到排油烟风机上，使轴承箱内形成微负压，机组各轴承负压如表2所示。轴承油档是HD系列复合油档，虽然安装时将油档间隙调整至标准情况，但机组运行后会与转子摩擦，造成油档间隙渐渐增大，导致从轴封漏出的蒸汽被大量吸进轴承箱内，凝结成水。这就是透平油含水量长期超标的原因。

表2 机组各轴承负压 mmH2O

3.2 轴承外油档漏油

由于油档间隙变大，虽然轴承箱内是微负压，但油还是容易顺着窜动的转子从油档间隙漏出，滴在轴承箱外壁或附近的保温层上。由于高、中压缸前后轴封处温度较高，因此漏油很容易引起明火。

4 处理措施

从上述分析可知：汽轮机运行中不管是油中带水还是油档漏油，其关键点是油档间隙过大，不能阻止蒸汽进入轴承箱，同时也不能阻止漏油。通过研究分析，决定采用气密封式油档，如图3所示。

与传统的梳齿型油档相比，气密封油档多了1道干净的压缩空气气环。压缩空气从油档侧面进入油档，在油档中间均匀进入油档铜齿中间的气室，然后从转子和铜齿之间的间隙向两侧流动，当气体向轴承箱侧流动时，可阻止轴承箱里面的油雾渗漏到外面；当气体向另一侧流动时，可阻止因轴承负压使蒸汽和杂质吸入轴承箱造成油中带水。

当转子运行到3 000 r/min时，气室内的气体压力会升高，因此在调整气室压力时应考虑运行后的气室压力。如果气体压力过大，轴承箱处于正压，可能使油档漏油；气体压力过小，则可能吸入蒸汽或杂质。当压缩空气供给出现故障时，气密封油档恢复到梳齿型油档后继续工作。

从气密油档的工作原理可以看出：

(1)气密封式油档与转子不接触，不影响转子振动，不会磨损转子；

(2)气室里的气环相当于浮动油档的接触材料，具有不影响转子振动的优点；

(3)可调整油档铜齿间隙，使其使用寿命比传统梳齿油档、浮动油档长。

图2 轴封系统漏气示意

图3 气密封式油档结构示意

5 气密封油档的使用特点

(1)投入润滑油前，先投入抽油风机，然后开启气源总阀，再检查各路油档的气源调节阀及各管路接头有无漏气现象。

(2)靠近轴封处的油档，其表压不能低于0.15 MPa，其余油档表压应在0.1 MPa左右。

(3)转子转速达到3 000 r/min后，油档表压会升高。

(4)油档气压调整完毕后，必须将调节阀的锁母锁紧，防止气压变化。

(5)机组正常运行时，突然发现某处轴封漏汽过大，必须将此处油档调节阀全开(防止油中进水)。

(6)同一个轴承箱内的2个油档，其进气压力必须相等。

(7)为了防止轴承箱内形成正压，必须开大油烟风机风门，使油箱内保持负压状态。

(8)当气源突然出现故障时，只要轴承箱体内处于负压状态，在短期内就不会影响机组正常运行。

(9)油箱必须保持密闭。

6 结束语

该机组油档改造后投入运行，汽轮机油中带水未超过100 mg/L，完全符合机组运行标准；也未出现油档漏油现象，解决了油档漏油问题。由此可见，通过将油档改为新型气密封油档，对机组的安全运行、防止油质乳化，具有建设性作用；同时，气密封油档继承了传统梳齿油档的优点，干净的气体不会影响机组润滑油特性，气密效果非常理想，对机组的安全运行起了重要作用，改造取得了良好的效果。

1 王国清．浮动式密封油挡在煤矸石电厂1号汽轮机的应用[J]．应用技术，2004(9).

2 施维新．浮动和接触密封对轴系振动影响的测试及分析[J]．中国电力，2004(2).

3 刘文柱，王雪峰，刘 琰．汽轮发电机轴承箱及油挡渗漏油的处理措施[J]．汽轮机技术，2005(2).

4 蒋凌峰．300 MW汽轮机浮动油挡的改造[J]．河南电力，2006(2).