汽輪機(jī)油箱油中帶水分析

馬曉燕

【摘 要】汽輪機(jī)油中帶水嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及汽輪機(jī)組安全的穩(wěn)定運(yùn)行，為此分析了氣封間隙大、排煙系統(tǒng)、周封套、汽缸、軸承室負(fù)壓等可能引起油中帶水的原因，并分別提出了相應(yīng)的改進(jìn)辦法。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī) 油中帶水 軸封系統(tǒng) 氣封間隙

我市電廠4號(hào)汽輪機(jī)由南京汽輪機(jī)制造廠出品，型號(hào)：C12/35/10/。新蒸汽壓力為3.5MPa，溫度為435℃。該機(jī)為單軸、單缸、沖動(dòng)抽凝汽式汽輪機(jī)、共計(jì)有4段抽汽。油系統(tǒng)中使用的是46號(hào)抗氧防腐汽輪機(jī)油。

4號(hào)機(jī)油中帶水現(xiàn)象在高負(fù)荷下反復(fù)發(fā)生：嚴(yán)重時(shí)可以從前箱2和3、4號(hào)瓦油杯看到油窗處發(fā)現(xiàn)附著于玻璃的水珠，微水含量曾達(dá)到273mg/L，大大超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)為＜100mg/L?？諝庵泻推啓C(jī)內(nèi)的水蒸氣進(jìn)入潤(rùn)滑油系統(tǒng)后凝結(jié)成水，當(dāng)油和水混合在一起后，再被攪動(dòng)油即被乳化，正常情況下乳化的油料可以重新分離成油和水，但乳化的油料被氧化后就變成永久性的乳化油，它將使?jié)櫥δ馨l(fā)生問(wèn)題，并導(dǎo)致調(diào)劑系統(tǒng)各部件的腐蝕。嚴(yán)重時(shí)一些銹蝕物會(huì)進(jìn)入調(diào)節(jié)系統(tǒng)導(dǎo)致調(diào)劑系統(tǒng)不見(jiàn)發(fā)生卡澀而發(fā)生機(jī)組事故。為了能夠避免4號(hào)機(jī)油系統(tǒng)出現(xiàn)上述嚴(yán)重后果，加強(qiáng)了主油箱的放水和濾油，另外側(cè)是調(diào)低軸封供氣壓力。降低軸封供氣壓力，同時(shí)也意味著減少軸封供汽量。

一、原因分析

1.高壓缸軸封（端部汽封）的作用在于阻止蒸汽沿著轉(zhuǎn)子漏出。高壓缸端部汽封所承受的壓差比較大，額定工況時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴處的壓力為3.5Mpa，對(duì)于4級(jí)后壓力則為0.46MPa。不但壓差存在，為了不使動(dòng)靜機(jī)件發(fā)生碰磨，而總要留有一定間隙，間隙的存在也必然要導(dǎo)致漏氣，漏氣量一般要達(dá)到總汽量的0.5%。由于上述兩個(gè)原因，很容易使該處的蒸汽眼轉(zhuǎn)自竄入軸承室，引起軸承溫度升高，使油系統(tǒng)中帶有蒸汽凝結(jié)而成的水?？梢?jiàn)解決油系統(tǒng)中帶水的問(wèn)題關(guān)鍵是消除軸封漏氣。

如果汽輪機(jī)高壓缸前段軸封間隙調(diào)整的不合適，導(dǎo)致軸封供汽從該處沿軸頸竄入軸承室，造成油中帶水，油質(zhì)惡化。

軸封間隙的調(diào)整沿轉(zhuǎn)子軸向分布的規(guī)律應(yīng)該是外側(cè)小、里側(cè)大。因?yàn)檩S封外側(cè)端部距離軸承很近，轉(zhuǎn)子、汽缸垂弧冷熱態(tài)變化對(duì)軸封間隙影響很少，轉(zhuǎn)子過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)該部位的晃度小，不易發(fā)生摩擦。即使發(fā)生摩擦，由于距支點(diǎn)近，剛度相對(duì)大一些，不易因晃度巨增而造成彎軸事故，而軸封里側(cè)的情況則恰恰相反，這部分汽封間隙運(yùn)行狀態(tài)下的不確定度最大，正是易彎軸的部位，所以應(yīng)該挑大一點(diǎn)?？梢?jiàn)，信號(hào)汽封由于在軸封段的最外側(cè)，調(diào)的小些對(duì)避免軸封漏汽會(huì)有關(guān)鍵性作用。

目前來(lái)看，由于檢修人員考慮機(jī)組啟動(dòng)通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)生動(dòng)靜摩擦引起振動(dòng)，并可能使局部過(guò)熱造成軸彎曲而盡量將汽封間隙調(diào)整到上限。實(shí)際上，信號(hào)汽封比端部汽封發(fā)生動(dòng)靜摩損的機(jī)率小，因此信號(hào)汽封間隙調(diào)整應(yīng)該接近下限。信號(hào)汽封所給出的標(biāo)準(zhǔn)上下限范圍過(guò)于大，最大達(dá)到0.3mm,這也給檢修人員留下了較大的調(diào)整裕量。

2.軸封系統(tǒng)的配置不太合理。高低壓軸封供氣聯(lián)在同一根母管而引起供氣分配不均的問(wèn)題。

4號(hào)機(jī)高壓前軸封段共留有4個(gè)腔室，后軸封則留有3個(gè)腔室。漏入高壓前軸封第2腔室蒸汽與漏入高壓后軸封，被稍低于一個(gè)大氣壓的軸封加熱器引走。由于供汽位置在軸端外側(cè)，若它的壓力調(diào)整不當(dāng)可能使軸封供汽量大于軸封抽汽量而導(dǎo)致油中帶水。

從外部引入的低溫蒸汽首先進(jìn)入供氣聯(lián)箱，因此被分配成兩根支路。其中一根直接通向高壓前軸封第3腔室；另一根則是母管，高壓缸后，低壓缸前及后軸封供氣并于其上。高壓前、后軸封的供汽壓力顯然不能做分別調(diào)整，只能通過(guò)供汽聯(lián)箱進(jìn)口的軸封壓力自動(dòng)調(diào)整門(mén)統(tǒng)一調(diào)整，流量則由預(yù)先設(shè)計(jì)好的管道尺寸決定。從整臺(tái)機(jī)組來(lái)看：高、低壓軸封聯(lián)在同一母管的系統(tǒng)造成壓力難以分別調(diào)整，即使是用軸封調(diào)整總門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)也易使高壓缸部在高負(fù)荷時(shí)漏汽，而高壓缸后部軸封正對(duì)2、3瓦軸承室。

3.軸封冷卻器也應(yīng)該作解體改造和檢查，重點(diǎn)是考慮提高冷卻能力以及檢查噴嘴直徑是否磨損以致影響抽汽能力，使軸封的排汽不暢從而引起軸封漏出蒸汽。

4.油中帶水主要是由蒸汽混入油系統(tǒng)中引起的，但不一定只是軸封漏汽，還有可能是軸承附近的缸體結(jié)合面泄露的蒸汽。結(jié)合面包括：高壓缸結(jié)合面，軸封套結(jié)合面。汽缸在受到快速加熱和冷卻時(shí)，尤其是汽缸端部靠軸封處，由于該部位的約束緊固螺栓跨距大，對(duì)汽缸的約束力明顯弱于其它部位，所以最易發(fā)生變形。

二、采取的措施

1.軸封間隙的調(diào)整應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量工藝標(biāo)準(zhǔn)，考慮到影響汽封間隙的因素很多（包括：上,下缸溫差，轉(zhuǎn)子偏心，軸瓦磨損下沉等多方面），將信號(hào)汽封間隙調(diào)整范圍控制在0.10~0.15mm左右。另外，在具體檢修中，確保軸封間隙調(diào)整測(cè)量工藝方法得當(dāng)，不允許貼一次橡皮膏就判斷出間隙值，而是在有擦痕最多層數(shù)和無(wú)擦痕最少層樹(shù)枝間比較準(zhǔn)確的確定軸封間隙范圍，盡量使信號(hào)汽封間隙向下靠攏，圓周間隙分布調(diào)整成立橢圓形。

2.軸封系統(tǒng)的改進(jìn)，軸封系統(tǒng)中管徑配置基本合理，能夠做到高壓側(cè)泄的出，低壓側(cè)供得上封得住。作了如下改動(dòng)：

（1）高壓前軸封的供汽管路上加裝閥門(mén)。

（2）高壓缸后軸封的供汽管路從原先的母管上取消，直接接在供汽聯(lián)箱上，并加裝閥門(mén)，力圖增加該段軸封供汽的靈活性和獨(dú)立性，4號(hào)機(jī)油中帶水的現(xiàn)象在2瓦附近最為明顯，這一改動(dòng)很重要。

（3）低壓缸前后軸封供汽母管上加裝了閥門(mén)，可以單獨(dú)進(jìn)行操作，從而保證該機(jī)真空嚴(yán)密性。

（4）原先的高壓缸前，后軸封供汽，低壓缸前，后軸封供汽都沒(méi)有壓力表，這次改動(dòng)加了壓力表可以監(jiān)視各段軸封供汽壓力。

3.高壓缸結(jié)合面修刮執(zhí)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是：高壓缸隔一條冷緊后0.03mm塞不入，塞入深度不超過(guò)1/3。修刮采用：空扣缸徹底刮研結(jié)合面，擰緊螺栓找硬點(diǎn)的方法，由硬點(diǎn)中心向外逐漸擴(kuò)大修刮面增大接觸面積。對(duì)于汽缸變形量大的部位采取了局部補(bǔ)焊的方法。

對(duì)于軸封套中分面的刮研首先拆下所有的汽封塊，將汽封塊槽道的銹蝕物，鹽垢清理打磨干凈。修刮汽封套中分面，清除中分面間隙，0.05ｍｍ塞尺賽不僅為合格。調(diào)整軸封套的凹窩為中心；裝配新汽封塊，認(rèn)真調(diào)整汽封塊的徑向間隙，膨脹間隙；裝軸封套時(shí)，將軸封套向與汽缸凹槽配合間隙調(diào)整為0.03ｍｍ～0.05ｍｍ之間。

三、結(jié)束語(yǔ)

1.運(yùn)行人員根據(jù)機(jī)組負(fù)荷的變化，通過(guò)控制手動(dòng)門(mén)軸封供汽聯(lián)箱壓力后，利用新裝閥門(mén)對(duì)軸封各段供汽（尤其是高壓缸前后）量進(jìn)行分配調(diào)整。

2.更重要的是軸封系統(tǒng)由母管制變?yōu)閱喂苤坪?，一旦哪個(gè)軸承室有蒸汽混入，運(yùn)行人員可以有針對(duì)性的對(duì)該軸承附近軸封供汽進(jìn)行調(diào)整，目的明確。

3.高壓前軸封的供汽閥門(mén)與高壓前軸封二段漏汽電動(dòng)蝶閥一起配合能更好的維持機(jī)組低負(fù)荷時(shí)的真空嚴(yán)密性。

4.采取高效的濾油設(shè)備，對(duì)保證汽輪機(jī)油質(zhì)起到了不可忽視的作用。

總之，通過(guò)對(duì)軸封系統(tǒng)進(jìn)行改造，缸體結(jié)合面精心修刮及軸封間隙的精心調(diào)整以及采取有效的濾油設(shè)備，對(duì)保證機(jī)組真空，防止油質(zhì)乳化，便于運(yùn)行操作，增加調(diào)整手段，具有一定的作用。

(作者單位：新疆石河子職業(yè)技術(shù)學(xué)院)