鐘偉

（廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司動力廠，廣西 柳州 545002）

我廠在運行的多臺某廠汽輪發(fā)電機(jī)油擋漏油很厲害，該機(jī)組是高溫高壓機(jī)組，額定負(fù)荷是55MW，機(jī)組整個軸系一共有五個軸承。從機(jī)頭向發(fā)電機(jī)方向看，前汽封漏氣比較大，蒸汽從1#軸承箱前油擋處漏入，造成潤滑油含水量大，有乳化現(xiàn)象。3至4#瓦的油擋漏油比較嚴(yán)重。其中發(fā)電機(jī)后軸承座周圍被從油擋甩出的油浸濕，發(fā)電機(jī)小間內(nèi)部地板積滿潤滑油并流到零米層地面。從發(fā)電機(jī)風(fēng)罩觀察孔可以看到內(nèi)部定子線圈表面也積了不少油。此外因為前汽封漏氣帶來的潤滑油乳化現(xiàn)象，長期運行下去，必然會對發(fā)電機(jī)安全運行造成影響，甚至?xí)l(fā)生嚴(yán)重的安全事故。在以往大修期間對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行抽芯檢查時，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)定子槽契因被潤滑油浸泡時間過長而松動并與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相磨，導(dǎo)致定子線棒絕緣不合格的故障。因此油擋漏油的問題必須要解決。

1 油擋漏油原因分析

油擋漏油的原因與油擋的安裝和結(jié)構(gòu)形式以及汽輪機(jī)運行等方面均有關(guān)系，現(xiàn)將主要原因分析如下：

1.1 軸承座的結(jié)構(gòu)形式不合理

我廠發(fā)電機(jī)前后軸承座的油擋安裝位置比較特殊，軸承座有一半是在發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)，另外一半是在風(fēng)罩外部。由于軸承座有一側(cè)油擋在發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)，發(fā)電機(jī)在運行中，轉(zhuǎn)子上的散熱風(fēng)葉產(chǎn)生的抽吸力足以將軸承座內(nèi)的油煙抽出，集聚成油滴，在離心力的作用下甩到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子線圈上。日積月累，發(fā)電機(jī)定子槽契發(fā)生松動并產(chǎn)生其它的次生故障。

1.2 油擋的密封結(jié)構(gòu)形式設(shè)計不合理

我廠發(fā)電機(jī)組油擋密封的結(jié)構(gòu)是采用梳齒式密封，這種油擋結(jié)構(gòu)簡單，價格不高，得到廣泛應(yīng)用。其工作原理是通過數(shù)道梳齒將軸承箱內(nèi)產(chǎn)生的細(xì)小油滴阻擋并凝聚下來，油滴在重力的作用下順著油擋齒流到油擋底部的回油孔內(nèi)，重新回到軸承座內(nèi)。由于汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子運行不是一個穩(wěn)定的圓形軌跡，它在軸承油膜的支撐下不規(guī)則旋轉(zhuǎn)，很容易與油擋的密封齒接觸發(fā)生碰磨，造成油擋的徑向間隙過大。軸承溫度在機(jī)組運行狀態(tài)下可達(dá)80多攝氏度，軸承座內(nèi)產(chǎn)生大量油煙。運行時間較長的機(jī)組，油擋間隙值絕大部分超標(biāo)，有些漏油嚴(yán)重的，間隙值甚至超過標(biāo)準(zhǔn)值5～10倍。由于軸承座溫度比較高，油煙氣體受熱膨脹并順著油擋與轉(zhuǎn)軸的間隙向外排出，嚴(yán)重時會產(chǎn)生細(xì)小的油滴順著轉(zhuǎn)軸向外甩出，造成嚴(yán)重的漏油現(xiàn)象，因此這種結(jié)構(gòu)的油擋密封效果并不理想。

1.3 油擋安裝不規(guī)范

工人在進(jìn)行油擋安裝時，沒有嚴(yán)格的按照技術(shù)要求進(jìn)行安裝。密封齒與軸的徑向間隙過大或者過小。過大則容易漏油，過小容易使軸與密封齒碰磨發(fā)熱，造成該處軸承振動大，影響機(jī)組運行，最終密封齒間隙也會因碰磨變大，影響到密封效果。

1.4 運行操作不當(dāng)有關(guān)

有些值班運行人員在啟機(jī)時，低速暖機(jī)的時間不夠，過早的提升轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子沒有得到充分膨脹，轉(zhuǎn)子局部有彎曲，造成機(jī)組軸系振動大，并與油擋密封接觸發(fā)生碰磨，從而油擋間隙變大，也是造成漏油的一個原因。

2 油擋漏油故障問題造成的危害

油擋漏油故障對汽輪機(jī)安全運行影響還是很大的，對產(chǎn)生的危害要有充分的認(rèn)識。無論是對設(shè)備管理還是對設(shè)備的安全都提出了更高的要求。主要危害有以下幾個方面：

2.1 對發(fā)電機(jī)內(nèi)部定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈絕緣的破壞

發(fā)電機(jī)內(nèi)部定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈表面如果長期附著油污，會使槽契表面散熱效果下降，加速槽契的老化，絕緣降低，嚴(yán)重的會導(dǎo)致絕緣失效的情況發(fā)生。

2.2 容易引起火災(zāi)

汽輪機(jī)前軸承座的油擋與前汽封距離比較近。由于汽輪機(jī)運行時間長后，前汽封有一定的磨損，高溫高壓的蒸汽會泄漏出來，溫度可以達(dá)到近400攝氏度。如果油擋漏油嚴(yán)重的話，高溫蒸汽產(chǎn)生的熱量足以將前汽封附近粘有潤滑油的保溫棉加熱點著，發(fā)生嚴(yán)重的火災(zāi)安全事故，造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。

2.3 油中含水量大，軸瓦溫度高

汽輪機(jī)前汽封因為運行人員在調(diào)整壓力過大或者因為前汽封間隙變大，造成蒸汽外泄。部分帶有壓力的蒸汽就會從油擋的間隙竄入到前軸承箱內(nèi)，冷卻后凝結(jié)成水與油混合。時間長了潤滑油發(fā)生乳化現(xiàn)象且油中含水量嚴(yán)重超標(biāo)，潤滑油的各項目指標(biāo)不同程度下降，尤其是運動粘度下降對軸瓦的傷害是非常大的，它直接影響到軸瓦油膜的形成和質(zhì)量。如果油膜質(zhì)量不佳，軸瓦溫度很容易升高，影響到汽輪機(jī)帶負(fù)荷，嚴(yán)重的會造成燒瓦事故。

3 改進(jìn)措施

3.1 密封齒的改造

軸承座的原油擋是固定式的疏齒密封，在使用一段時間后，尤其是在汽輪機(jī)啟停過程中特別容易發(fā)生轉(zhuǎn)軸與密封齒的動靜摩擦，以至于油擋密封間隙過大。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，考慮使用一種新型的油擋密封材料，即將原來部分銅齒條密封環(huán)更換成耐磨石墨碳環(huán)密封。該石墨碳環(huán)密封結(jié)構(gòu)形式為三瓣式，每一瓣的背部由彈簧裝置來固定和支撐。彈簧受壓產(chǎn)生彈力將密封環(huán)頂在軸上，使密封環(huán)與軸緊密接觸。為減少與軸接觸產(chǎn)生的熱量，在與軸接觸的部分車2～3道凹槽，以減少接觸面積。這種改造后的油擋稱之為接觸式油擋密封。

3.2 油擋間隙的調(diào)整

改造后的油擋是部分石墨碳環(huán)密封，還有部分是保留了疏齒式的密封，因此疏齒式密封間隙也要符合標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，間隙太大，密封效果差，容易漏油。對于銅齒密封，確保間隙在標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)，即左右側(cè)：0.15～0.2 mm；下部：0.05～0.10 mm；上部：0.20～0.25 mm。對于觸式石墨碳環(huán)密封，只需讓密封環(huán)與軸保持接觸，緊力保持在0.02～0.03Mpa即可。

3.3 效果檢查

油擋改造完成后，在開機(jī)過程出現(xiàn)2#和3#軸承振動大，軸瓦水平方向振動比改造前大了不少，達(dá)到48um（標(biāo)準(zhǔn)＜30um）。由于本次改造只是對油擋進(jìn)行改造，并未動到發(fā)電機(jī)組軸系，因此懷疑是油擋的問題。機(jī)組并網(wǎng)后運行后，振動值并未達(dá)到跳機(jī)保護(hù)值，為了進(jìn)一步檢驗新油擋的效果，因此讓發(fā)電機(jī)組試運行一段時間。在運行的一個多月后，油擋開始有漏油現(xiàn)象，且機(jī)組的3#和4#軸承水平方面振動值也逐漸往上升。為保證機(jī)組的安全，必須停機(jī)檢查故障的原因。將油擋拆除后，發(fā)現(xiàn)軸與油擋接觸的部位有磨損現(xiàn)象，有些部位甚至發(fā)藍(lán)，說明軸與油擋石墨碳環(huán)密封接觸，在高轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生大量的熱量。由于發(fā)電機(jī)軸本身也有一定的彎曲、晃度、振動等原因，會引起轉(zhuǎn)軸不均勻加熱，從而引起不平衡振動。此外軸也有一定的磨損，軸與石墨碳環(huán)密封接觸不嚴(yán)密，就產(chǎn)生潤滑油泄漏的現(xiàn)象。

3.4 進(jìn)一步改進(jìn)

由于前一次改造采用部分接觸式密封，對軸有磨損，造成軸承振動大和油擋漏油的故障。第二次改造要避免這個故障的產(chǎn)生，將接觸式密封的石墨碳環(huán)內(nèi)徑尺寸加大使其內(nèi)圈與軸不再緊密接觸，同時增加壓力氣體來軸向密封油擋的徑向間隙以及采取抽油煙的方式使軸承座內(nèi)保持一定的真空度來實現(xiàn)密封效果。具體改造步驟如下：

（1）對于漏油比較嚴(yán)重的發(fā)電機(jī)側(cè)3#和4#軸承座油擋改造，從油擋結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化和重新設(shè)計。新油擋的軸向長度比原來的長，增加兩個腔室，內(nèi)腔和外腔。在外腔通入壓縮空氣來阻止軸承座內(nèi)的油煙和細(xì)小的油滴外逸以達(dá)到密封的效果。內(nèi)腔開一小孔接管子將外腔過來的空氣引出廠房外，以形成進(jìn)出循環(huán)，腔內(nèi)壓力平衡。其原理是壓縮空氣進(jìn)入油擋油封齒處，在油擋和轉(zhuǎn)子之間的空隙形成一環(huán)形壓力氣環(huán)。氣環(huán)向內(nèi)腔流動可以阻止油煙和細(xì)小油滴跑往外腔，向外流動可以阻止灰塵以及水蒸汽進(jìn)入軸承座。內(nèi)腔靠軸承座一側(cè)，由兩道銅齒密封和兩道接觸式石墨碳環(huán)密封組成。外腔靠發(fā)電機(jī)一側(cè)，由一道銅齒密封和兩道接觸式石墨碳環(huán)密封組成，結(jié)構(gòu)見圖1。接觸式石墨碳環(huán)密封的背面有彈簧支撐和固定。為了避免油擋對軸造成嚴(yán)重的磨損，在安裝時，三瓣式石墨碳環(huán)密封與軸輕輕接觸即可，緊力基本為0，從而避免密封環(huán)與轉(zhuǎn)子緊密接觸生產(chǎn)大量熱量引起軸系的振動。對于銅齒密封，確保間隙在標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)即可。

圖1

（2）為進(jìn)一步加強(qiáng)密封的效果，減少高溫油煙的外溢，在軸承座外殼上開一小孔接不銹鋼管與電動油煙分離器相連見圖2。在抽風(fēng)機(jī)的作用下，將軸承座內(nèi)高溫油煙抽到油煙分離器內(nèi)，進(jìn)行油煙分離，分離出的油回到機(jī)組大油箱內(nèi)。通過抽風(fēng)機(jī)的工作，油煙跑到軸承座外的量大大的減少了，這也是進(jìn)一步降低油擋漏油的有效措施。

圖2

（3）對于汽輪機(jī)前軸承箱的油擋改造，同樣也是采用上面的油擋形式。此處要把進(jìn)入外腔的壓縮空氣壓力提高一些，具體壓力值要根據(jù)前汽封漏汽量來決定。為了減少前汽封漏汽進(jìn)入前軸承箱，在前汽封外部制作一個蒸汽收集罩并通過無縫鋼管引到室外。能很大程度上減少蒸汽從油擋間隙漏入前軸承箱內(nèi)，減少了潤滑油的含水量以及油中帶雜質(zhì)等情況的出現(xiàn)。此外由于油煙和高溫蒸汽被壓縮空氣隔開，能夠避免高溫蒸汽對油擋處的油加熱燒烤而碳化結(jié)焦堵塞回油孔的現(xiàn)象，最終解決漏油和軸系振動的問題。

4 最終實施效果

通過對發(fā)電機(jī)的油擋從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改造，并對油擋的安裝間隙進(jìn)行嚴(yán)格調(diào)整。在發(fā)電機(jī)組開機(jī)后，緩慢的打開壓縮空氣閥門，向油擋外腔送入壓縮空氣，調(diào)整送氣量達(dá)到既能起到阻止油霧外泄又不造成氣量過大而浪費。經(jīng)過一段時間的運行觀察，機(jī)組原來振動大的故障已經(jīng)消失，油擋外部周圍無潤滑油泄漏現(xiàn)象。通過發(fā)電機(jī)觀察孔查看，發(fā)電機(jī)定子線圈表面也沒有潤滑油附著的跡象。油煙分離器排煙管有油煙連續(xù)排出，其底部接油盤不斷聚集分離出來的油，并通過回油管回到汽輪機(jī)主油箱。潤滑油中含水量也大大降低，真空濾油機(jī)脫水量明顯減少。因此油擋改造達(dá)到了預(yù)期的效果。