核电厂汽轮机低—发对轮联箱渗油缺陷分析及修复

朱凯亮，周霭琳，朱元生，刘 斌

（中核核电运行管理有限公司，浙江嘉兴 314300）

0 引言

国内某核电厂反应堆是加拿大CANDU6 型加压重水堆，汽轮机是TC4F-52 型单轴三缸四排汽再热凝汽式冲动汽轮机，额定转速1500 r/min，额定输出功率728 MW。

汽轮机组包括一台高压缸、二台低压缸，三组对轮。包括发电机转子在内的4 个转子共设有8 个径向轴承，3 组对轮联箱，包括高—低对轮联箱、低—低对轮联箱、低—发对轮联箱，联箱内部负压，用压力油润滑和冷却。因此，汽轮机轴承润滑油液循环对汽轮机安全运行具有重要意义[1]。

1 问题

该电厂大修汽轮机冲转过程中发现低—发对轮联箱下部浮动油封处漏油，泄漏量约600 mL/min。喷入低—发对轮罩内用于散热的润滑油液从浮动油封环隙处涌出，油液粘附转轴表面沿着油封环的方向流动，沿转子转向外甩。随着汽机转速上升，油液同轴面的脱离速度加快，溅落至下油封环隙的油量逐渐增多，因该处的高低齿封出现外张形变，油液越过档油齿，最后从油封偏大间隙处漏出。随即打闸停机，汽机降速至600 r/min 以下，油封处停止漏油。

2 原因分析

2.1 渗油缺陷的可能原因

未打开低—发对轮联箱上观察孔前，推测造成渗油的可能原因：①对轮联箱浮动油封局部间隙超标；②轴承室内回油管堵塞致使箱室内积油量过大，油位已超出浮动油封下半弧段；③低—发对轮罩内供油支管接头松脱、管线破损，油液喷挤入浮动油封齿缝内导致漏油；④汽机启机前执行3 个盘车试验程序，分别为盘车系统自动启动、盘车系统手动启动（主控室启动）、现场点动盘车，运行人员可能操作不当，致使低—发对轮联箱内配合处出现损伤。

2.2 汽轮机低—发对轮联箱现场检查

打开低—发对轮联箱上观察孔（顶轴油和润滑油处于运行状态）进行检查，确认轴承箱内回油顺畅，油位低于浮动油封约5 cm；轴承室内的所有油管及接头都保持完好、无渗漏；用内窥镜检查油封配合间隙状况，发现靠近下油封中分面区域的配合间隙较下油封底部明显偏大。

用喷壶向下油封配合间隙较大处喷注润滑油后，油封下半环处开始向外漏油。查询维修手册，厂家对浮动油封配合间隙给出的要求值为0.7～0.96 mm，当前浮动油封配合间隙远大于要求值，不满足要求。

2.3 对轮联箱浮动油封结构设计分析

该电厂汽机各对轮（高—低、低—低、低—发）联箱与各轴承室间未采用焊接方式连接，3#、4#、5#、6#轴承位于低压外缸体上，对应轴承室随低压缸伸展、回缩。

低—发对轮联箱与盘车装置的外壳体合为一体，落定在基础台板上。对轮联箱内温度不高，且变化幅度不大，通常情况膨胀、收缩量微小。为消解2#轴承同高—低对轮联箱、4#轴承同低—低对轮联箱、6#轴承同低—发对轮联箱间的热胀伸展和冷却收缩的差异，避免缸体、联箱轴向滑动受阻，轮联箱与各轴承室间采用浮动油封连接[2]。

该设计已考虑轴承室、对轮联箱因温度不同导致的轴向热胀、冷缩偏差影响：机组运行期间轴承室内温度比对轮联箱内温度稍高，与6#轴承室连接的联箱过桥径向膨胀，其幅度同低—发对轮联箱的径向膨胀幅度基本匹配，不会因热胀冷缩致使高低齿（迷宫式）浮动油封间隙变大。另经同厂家专家确认，浮动油封的配合间隙处设计时未要求加注密封胶。

向国内同行和汽机厂调研咨询了解，发现绝大多数机组轴承联箱采用焊接整体成型或法兰方式连接，东汽引进该厂家技术设计的机组有与该电厂类似的浮动对接结构，但不同点为其在高低齿缝中加装了密封胶圈，该结构设计需要定期解体更换密封胶圈，而该电厂浮动油封结构无密封胶圈。

2.4 原因调查及分析

维修人员在低—发对轮中心找正、拆装对轮螺栓等过程中，曾多次将20 t 千斤顶支靠在联箱下半法兰侧边（千斤顶底座距浮动油封位置较近），顶压装在低—发对轮上的盘车销，以调整转轴停靠位置，进行转子找中心工作。在对轮螺栓拆装、转子对中期间，常会出现对轮孔中心不正、盘转销蹩劲等非正常情况，此类状况通常用行车辅助盘动转子进行微调、校正，也会使用千斤顶、撬杠等做顶压调正。经盘车试验运行人员确认，试验过程中操作规范，无误操作现象。

该电厂汽轮机对轮联箱采用的是浮动油封连接结构，而非其他多数电站的整箱焊接结构，不适合用千斤顶顶压大轴、对轮、盘转销或螺母等部件来完成微调、校正等操作。工作人员操作的出发点是凭借以往在其他电厂的工作经验，采取的是业内常用做法：辅助使用千斤顶支顶盘车销完成对轮中心找正、消除螺栓蹩劲等操作，致使下浮动油封局部配合间隙超标。经确认，维修规程中没有在汽轮机转子找中心等操作中给出在轴承箱内使用千斤顶的相关指导，缺少对支顶位置的说明和风险描述。

综上判断：用过大外力支顶靠近浮动油封处的中分面法兰，致使该联箱下油封出现局部外张变形，导致油封失效，出现漏油。

2.5 小结

根据上述分析，总结低—发对轮联箱下部浮动油封处漏油原因如下：

（1）直接原因：低—发轴对轮联箱浮动油封出现变形，下半浮动油封局部间隙过大，润滑油喷挤入浮动油封齿缝内出现漏油。

（2）根本原因：维修、技术人员对联箱室结构认知不深，对可导致浮动油封间隙过度变大、密封失效的操作方式、作业行为等预判不足，规程中在汽轮机转子对中、轴晃度测量等操作缺少在轴承箱内使用千斤顶的相关指导描述，没有给出对轮孔中心不正、盘转销蹩劲等非正常情况下的处理方案。

（3）促成原因：①轴承室内检修工作完成后、联箱盖回装前没有对浮动油封状态进行检查评价；②对浮动油封配合处涂抹的密封胶未安排预防性维修工作，密封胶老化。

3 修复方案

停盘车、短时停运润滑油系统，使用行车吊起汽轮机6#轴瓦上的轴承箱盖，将低—发对轮联箱浮动油封内环面及环隙内残留的润滑油液清洗干净，将外环面上残留的密封胶、润滑油渍等清理干净，用注油枪向内外环隙中注入耐油高温粘合胶乐泰598，并用热风枪加速密封胶固化。保持40 min 确认密封胶密封凝固牢靠后，回扣上联箱盖、启动润滑油泵、投运盘车、进行汽轮机冲转，确认汽机转速达到1500 r/min 后无渗油现象。

封堵用的乐泰598 密封胶是高性能单组份有机硅密封胶，为内燃机内部构件专用密封胶，耐润滑油性能优异，最高耐受温度204 ℃，抗老化性能好。但存在弊端：长期使用老化后不及时清理，其粉末等会被吸附到联箱内，在不拆解过桥的前提下，老化后的密封胶体较难清理彻底。

于2021 年春节小修期间对低—发对轮联箱油封内外环注胶情况进行检查，通过内窥镜确认其内外状态保持完好，无褶皱、龟裂、无被过度拉扯变形等异常。

下次大修期间，拆除低—发对轮联箱，对油封内外环注胶情况进行目视检查及摸检，确认内外环注胶情况完好，密封胶弹性良好，证明注胶的修复方式在至少一个大修周期内（2 年）能够保持有效，因密封完好，未做进一步处理。

4 厂家原因分析及建议修复方案

大修结束后请厂方专家协助分析，厂家发信函回复了低—发对轮联箱缺陷原因及建议修复措施。厂方专家十分认同该电厂采取的内外涂胶封堵的处理方案，鉴于在不解体低压缸、转子未吊出的情况下分解下联箱过桥十分困难，建议下次低压缸解体大修时解体箱室，核测变形偏差量，进行恢复性研修、调整。若呈劣化迹象，则将注胶全部清理干净，测量各点间隙变化后再重新注胶投运。

厂家专家给出的分析结论如维修人员所判，同时强调：检修中不该允许用千斤顶等大力矩工具顶靠或拉扭轴承箱体及结合面法兰等，大力支顶极易引起对轮、轴承箱体异常变形。

对于调整转轴位置，厂家在“对轮找中、穿联对轮螺栓操作工艺指导”中给出了调整方法：将钢丝绳盘绕在转子轴颈上，一端挂至盘车销上，另一端吊至行车挂钩上，利用行车牵引进行调整。

原设计是依赖于结构面装配控制确保无泄漏，厂家反馈同样的设计，至今未发现有泄漏的其他案例，如果在规定的位置规范使用千斤顶等外加力矩工具，应不会造成泄漏。

4.1 评价厂家给出的原因分析

虽然厂家将事件的根本原因归结于未在规定的位置规范使用千斤顶等外加力矩工具，但使用千斤顶只是造成变形的一个原因，低—发对轮联箱所处位置特殊，汽轮机主盘车位于此，盘车使用中力矩非常大，且为交变力，势必会对整个轴承箱产生影响，且对浮动油封处影响最大。在检修过程中频繁使用盘车，也可能造成浮动油封处变形。机组已运行20 年，各部件存在一定程度的老化变形，也是造成变形泄漏的可能原因之一。

4.2 评价厂家建议的修复方案

本次厂家仅建议在下一次大修中解体箱室、核测变形偏差量并做恢复性研修、调整，未提及是否有必要对油封处进行预防性涂胶。

原设计在油封处不进行涂胶处理，按照理论设计没有任何问题，但随着机组老化，经历各种检修，不可避免地在一定程度上存在密封失效的可能。随后的连续两次大修都对涂胶情况进行检查，如密封性保持完好，倾向于不采取对油封段做车研和矫形处理，采取定期更换注胶的方式来防止油封漏油，历时2 年已确认注胶情况完好，继续保持跟踪观察。后续大修即便确定不存在变形，也将进行适量涂抹，以提升设备可靠性。

4.3 后续修复方案及改进方向

该电厂机组中与该漏油位置结构相同的还有低-低对轮联箱处浮动油封，存在工作人员在检修过程中随意置放千斤顶致壳体不良形变引发漏油的可能，后续将在每次大修中对其状态进行检查、评断，同时在对应的维修规程中增加“禁止使用千斤顶支顶轴承室中分面法兰”的警示说明。

国内大部分电厂机组均配有专用检修盘车，来实现转子正转和反转，通过盘车反向盘动转子可以实现不用支顶轴承室便可使转子脱开的目的，能够为检修提供便利条件。后续计划采购检修盘车，不再通过千斤顶等大力矩工具顶靠或拉扭轴承箱体及结合面法兰的方式配合找中心工作，能够有效延长轴承箱体的使用寿命。

5 结论与展望

分析某核电厂汽轮机低—发对轮联箱渗油缺陷的直接原因是低—发轴对轮联箱浮动油封出现变形，下半浮动油封局部间隙过大；根本原因是对联箱室结构认知不深，对可导致浮动油封间隙过度变大、密封失效的作业行为预判不足；促成因素是联箱盖合扣前没有对浮动油封状态进行检查。通过对浮动油封配合处内外环涂抹密封胶，保证了密封性能。该修复结果解决了对轮联箱渗油缺陷、保证了浮动油封的基本功能，避免跑油的风险，为机组稳定运行提供安全保障，对其他机组具有一定的参考意义。