汽轮机油封漏油原因分析及处理

汪仕男

摘要：油封是汽轮机上的重要零件，油封能够使润滑油、润滑部件与外界隔绝，阻碍润滑油泄漏，也阻止扬尘、铁屑等杂质进入汽轮机内部。润滑油的泄漏会导致汽轮机内部零件磨损加快，使用寿命缩短，影响汽轮机的工作状况并造成故障。润滑油的长期泄漏会导致油量不足，使汽轮机产生烧瓦现象等并带来一系列的严重后果，通过对汽轮机油封漏油的主要原因分析，从油封装配、保养维护、材料规格改进三个方面提出相应的解决措施。最终总结了有效避免油封漏油的措施和手段进而能延长汽輪机的使用寿命减少经济损失。

Abstract： Oil seal is an important part of the steam turbine， oil seal can make lubricating oil， lubrication parts and the outside isolation， prevent the leakage of lubricating oil， but also prevent dust， iron filings and other impurities into the steam turbine. The leakage of lubricating oil will lead to faster wear of internal parts of the steam turbine， shortened service life， and affect the working condition of the steam turbine and cause faults. The long-term leakage of lubricating oil will lead to the shortage of oil， which will cause the steam turbine to burn the shingle and bring a series of serious consequences.Through the analysis of the main causes of oil seal leakage of steam turbine， the corresponding solutions are put forward from the three aspects of oil seal assembly， maintenance and material specification improvement. Finally， the effective measures and means to avoid oil seal leakage are summarized， which can extend the service life of steam turbine and reduce economic loss.

关键词：油封;漏油;汽轮机

Key words： oil seal;the oil;the steam turbine

中图分类号：TM311                                     文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2020）24-0148-02

0  引言

汽轮机是生产设备的工作核心、动力来源，随着科学技术的迅速发展，生产设备对所需动力的要求也越来越高，汽轮机的功率要求随之提升，同时对汽轮机的使用寿命要求也日益增加。汽轮机油封密封是影响汽轮机工作寿命的重要因素并且汽轮机油封的漏油问题在日常生产工作较为常见，随之产生的对汽轮机正常运行、工作的影响，危害重大。因此，通过对漏油主要原因的分析，解决油封漏油，延长汽轮机使用寿命，减少经济利益损失是很有必要的。

1  造成汽轮机油封漏油的主要原因分析

油封在配合零件之间隔绝润滑油与外部环境的接触，在润滑油表面张力的作用下油封唇部与零件之间形成一层油膜，油膜有效阻止了润滑油的泄漏。油膜的破坏是导致油封漏油的根本原因。油膜破坏润滑油的漏出会导致汽轮机齿轮及配合零件的加速磨损同时导致设备运行时油温升高影响汽轮机工作稳定性。润滑油油量低于正常指标易造成油液清洁度降低，污垢堆积，加剧油封唇口、齿轮、轴等零件的磨损和侵蚀，最终影响汽轮机的寿命引起故障。引起油膜破坏的原因可以从油封装配不规范、设备使用维护不当、油封设计选用错误三个主要方面来进行分析。

1.1 油封装配方面问题

零件配合面在油封装配时的磕碰划伤，或者零件出厂时表面自带的毛刺、锈蚀等缺陷都会导致表面粗糙度的增大，与油封配合接触部位的轴表面硬度不宜低于RC30，硬度过低会导致在安装时轴表面被划伤，造成永久性的损伤，轴与油封接触部位的配合性能下降，影响到密封圈的密封效果，导致漏油。过大的法兰度不平行度，安装时螺栓预紧力不均匀，密封垫片位置不当等因素都会引起油封漏油。油封安装偏心会因油封受力不均匀产生不规则磨损，在安装时偏心量应保持在0.25mmTIR以下。此外，油封对在工作时所受的径向力有着较高的要求，径向载荷过小，润滑油会更容易渗出;如果径载荷过大，虽然降低了润滑油的渗出性，但也将直接导致油封的唇口在短期内产生更严重的磨损，加剧漏油。

1.2 使用维护方面问题

汽轮机的工作环境一般在灰尘粉尘较多的车间中，外界的水汽、灰尘、粉尘容易进入油封与零件的配合面中，并可能腐蚀、损坏油封。油封件的缺陷损坏主要表现为老化和受损。油封橡胶老化后材质会变硬，弹性性能也会降低，伴随出现一些细小的裂痕。密封油封安装时的受损会在汽轮机工作运行时在受到非均匀载荷力或剪切力的作用下损坏，并加速油封的磨损，导致密封性能下降，出现漏油状况。或是在配合面受到工作系统的油压冲击后产生轴向的相对运动，磨损刮伤油封以及与与油封配合零件的配合表面。另一方面齿轮系统在工作时正常磨损产生的铁屑以及“油碳”污垢会导致润滑油的清洁度降低，润滑油中的杂质会沉积在油封密封圈处并在油压的作用下导致油封被杂质抬起，引起泄漏。

1.3 油封设计选用方面问题

普通传统材料橡胶油封因材料限制都具有普遍的缺陷：较低的耐磨性、较短的使用寿命、且对工作旋转轴的偏心度要求很高，泄漏现象难以较好长期处理解决，泄露的情况仍然较为常见。胶材质的油封经常需要工作在高温环境中，常见油封的唇部工作温度在200℃左右，而汽轮机的大功率运转，持续运转易造成油封工作的瞬时温度超过300℃，这无疑对油封的耐热性有着苛刻严格的要求。为了保护汽轮机内部零件，防止内部零件生锈腐蚀，常在机油中加入氯、磷等化合物，虽然保护了金属零件，但这些添加剂对橡胶油封有一定的侵蚀作用。油封的常用材料有：丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。设计汽轮机设备时未考虑油封的介质、工作环境而选择合理的油封材料会油封漏油，在磷酸酯系液压油或含极压添加剂的齿轮油中使用丁腈橡胶制成的油封会导致油封性能不稳定;在高温环境下氟橡胶油封的耐磨性较差。此外，油封与零件配合面的配合方式不合理会导致油封密封性降低，还会导致油封主唇、防尘唇间的负压，进而引发润滑油的泄漏。油封材料与金属嵌件结合不好，导致粘结强度低，会使密封失效油液渗出。

2  汽轮机油封漏油的改进措施

造成油封漏油的主要原因有装配、保养维护、材料设计三个主要方面，对油封漏油问题解决改进的重要一步是合理分析油封的漏油原因的种类，按照漏油原因的不同，选择不同的处理方式，在不同的环节“对症下药”。

2.1 油封装配过程改进措施

油封在安装前应妥善存放，避免潮湿、热源、合理放置不要折伤。选用油封时，要仔细检查油封的质量，选择合适的规格尺寸。油封在装配过程中要带上手套并保证手套的清洁，防止异物进入油封中，同时选择合理的安装环境，避免在浮尘、铁屑过多的环境下安装油封。轴或者其他配合零件表面若有毛刺、锈蚀等缺陷，在安装前可以使用细砂纸轻微打磨光滑，并处理干净铁屑，并在相应位置擦上少量润滑脂。安装油封尽量使用专业的压装油封工具。安装过程中将油封正放，可以选择涂抹一定的机油在工作表面与唇口之间利于将油封安装到位，轻轻用力安装到合理位置。在安装花键，或油封穿过花键时应当考虑使用保护套对油封进行保护，避免花键等其余零件刮伤油封。

2.2 汽轮机保养维护注意事项

定期更换汽轮机的润滑油，改善齿轮的工作环境，提高润滑油的清洁度。有通气孔的工作腔中最好保持通气孔和通气装置畅通。齿轮工作磨损产生的大部分铁屑以及“油碳”污垢可以在更换润滑油时随旧润滑油一起排出，避免了污垢堆积和对油封的腐蚀、抬高。同时更换的润滑油的品质也对油封寿命有影响，变质的润滑油会腐蚀油封并引起唇口膨胀、变形，尽量选择品质更好的润滑油。油封老化、破损后应该及时更换。发现油封漏油时，不要着急拆下，在拆下更换油封前要先确定拆卸过程中可能造成的损伤或变形，从而影响装配关系的选择判断。拆下后应当用汽油等油性无腐蚀性介质仔细清洗零部件，小心去除附着在配合表面残留的破损油封，同时整个过程应当在清洁场地进行，避免油污和脏污进入密封面内造成二次污染。

2.3 油封材料、规格选择

油封的材料要根据油封的工作压力、工作温度、密封的油体介质的特性等条件来合理选择，目前常用的油封材料是丙烯酸酯橡胶和氟橡胶。油封的主唇在汽轮机工作时会受热膨胀产生形变，油封和主唇的过盈量不宜过大，较小的间隙配合可以避免主唇与防尘唇之间产生负压，增强密封效果。

2.4 汽轮机的设计改进

影响油封漏油的原因不仅仅局限于油封本身还应当考虑汽油机的结构设计。

汽轮机内的零件在运行过程必然产生一定的振动，振动能量通过机体与进油管的连接传递到油管上。如果油管的振动频率与错油门的振动频率相同，则油管的和汽轮机的产生的共振振幅会相比正常振动大得多。汽轮机运行过程中油管振幅超过0.05mm，振动频率大于50Hz，就会给管接头和焊缝将带来较大的而外动载荷，此时法兰螺栓在外载荷振动下螺旋副的正压力在某一瞬间会消失、摩擦力为0，如此反复作用从而使螺纹联接松动或者失效。除此之外也会引起垫片密封松弛不均衡的问题，通过法兰连接的错油门和进油管，以及错油门外的硬度较低的联接材料，在压力过大的情况下会导致错油门的螺纹联接失效，这也是导致汽轮机出现漏油事故最频繁的原因，同时也是调节系统中最需要改善的环节。

当压力油从接口進入错油门的壳内通道到达滑阀中心后，压力油会不断从转动盘上的孔中喷出，并推动错油门旋转。在运行过程通过螺钉对转速进行调整，若螺纹没有攻到底或存在螺孔偏差，很可能螺钉无法起到调节滑动的作用。如果滑动速度很快，振动频率很高，很可能出现较大的误差，需要对其进行有效的处理，以保证其达到设计要求从而减少错油门振动的频率，减少对油封的冲击延长油封的寿命。

在开放环境下的汽轮机在雨天时，雨水有很大的几率从排烟风机的管道进入汽轮机内部减少排烟管道的气体流通截面面积，导致管道无法正常排烟。此时的工作环境就会受风机的工作状况影响，油烟风机的功率不够大，导致油烟压力升高，回油的阻力随之增大。将防雨弯头设置在小机油箱的封口位置，或者将U型管设置在母管位置上，从而确保排烟风机的出口处没有雨水积液，确保风机的工作正常，确保其能够正常吸油，使油箱内始终保着负压状态，也在一定程度上延长油封在适合的负压条件下的工作寿命。

3  结语

通过对汽轮机油封漏油的原因分析，合理地规范装配过程，合理地保养维护以及维修，正确地选择油封材料、规格，合理地改进设计汽轮机的内部结构，注重细节，能在很大程度上改善油封漏油问题，减少不必要的损耗，从而保证汽轮机的使用寿命，对汽轮机性能的提升有重要意义。

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