汽輪機(jī)油封漏油原因分析及處理

汪仕男

摘要：油封是汽輪機(jī)上的重要零件，油封能夠使?jié)櫥汀櫥考c外界隔絕，阻礙潤滑油泄漏，也阻止揚(yáng)塵、鐵屑等雜質(zhì)進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)部。潤滑油的泄漏會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)內(nèi)部零件磨損加快，使用壽命縮短，影響汽輪機(jī)的工作狀況并造成故障。潤滑油的長期泄漏會(huì)導(dǎo)致油量不足，使汽輪機(jī)產(chǎn)生燒瓦現(xiàn)象等并帶來一系列的嚴(yán)重后果，通過對汽輪機(jī)油封漏油的主要原因分析，從油封裝配、保養(yǎng)維護(hù)、材料規(guī)格改進(jìn)三個(gè)方面提出相應(yīng)的解決措施。最終總結(jié)了有效避免油封漏油的措施和手段進(jìn)而能延長汽輪機(jī)的使用壽命減少經(jīng)濟(jì)損失。

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.

關(guān)鍵詞：油封;漏油;汽輪機(jī)

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

中圖分類號(hào)：TM311? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）24-0148-02

0? 引言

汽輪機(jī)是生產(chǎn)設(shè)備的工作核心、動(dòng)力來源，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)設(shè)備對所需動(dòng)力的要求也越來越高，汽輪機(jī)的功率要求隨之提升，同時(shí)對汽輪機(jī)的使用壽命要求也日益增加。汽輪機(jī)油封密封是影響汽輪機(jī)工作壽命的重要因素并且汽輪機(jī)油封的漏油問題在日常生產(chǎn)工作較為常見，隨之產(chǎn)生的對汽輪機(jī)正常運(yùn)行、工作的影響，危害重大。因此，通過對漏油主要原因的分析，解決油封漏油，延長汽輪機(jī)使用壽命，減少經(jīng)濟(jì)利益損失是很有必要的。

1? 造成汽輪機(jī)油封漏油的主要原因分析

油封在配合零件之間隔絕潤滑油與外部環(huán)境的接觸，在潤滑油表面張力的作用下油封唇部與零件之間形成一層油膜，油膜有效阻止了潤滑油的泄漏。油膜的破壞是導(dǎo)致油封漏油的根本原因。油膜破壞潤滑油的漏出會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)齒輪及配合零件的加速磨損同時(shí)導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行時(shí)油溫升高影響汽輪機(jī)工作穩(wěn)定性。潤滑油油量低于正常指標(biāo)易造成油液清潔度降低，污垢堆積，加劇油封唇口、齒輪、軸等零件的磨損和侵蝕，最終影響汽輪機(jī)的壽命引起故障。引起油膜破壞的原因可以從油封裝配不規(guī)范、設(shè)備使用維護(hù)不當(dāng)、油封設(shè)計(jì)選用錯(cuò)誤三個(gè)主要方面來進(jìn)行分析。

1.1 油封裝配方面問題

零件配合面在油封裝配時(shí)的磕碰劃傷，或者零件出廠時(shí)表面自帶的毛刺、銹蝕等缺陷都會(huì)導(dǎo)致表面粗糙度的增大，與油封配合接觸部位的軸表面硬度不宜低于RC30，硬度過低會(huì)導(dǎo)致在安裝時(shí)軸表面被劃傷，造成永久性的損傷，軸與油封接觸部位的配合性能下降，影響到密封圈的密封效果，導(dǎo)致漏油。過大的法蘭度不平行度，安裝時(shí)螺栓預(yù)緊力不均勻，密封墊片位置不當(dāng)?shù)纫蛩囟紩?huì)引起油封漏油。油封安裝偏心會(huì)因油封受力不均勻產(chǎn)生不規(guī)則磨損，在安裝時(shí)偏心量應(yīng)保持在0.25mmTIR以下。此外，油封對在工作時(shí)所受的徑向力有著較高的要求，徑向載荷過小，潤滑油會(huì)更容易滲出;如果徑載荷過大，雖然降低了潤滑油的滲出性，但也將直接導(dǎo)致油封的唇口在短期內(nèi)產(chǎn)生更嚴(yán)重的磨損，加劇漏油。

1.2 使用維護(hù)方面問題

汽輪機(jī)的工作環(huán)境一般在灰塵粉塵較多的車間中，外界的水汽、灰塵、粉塵容易進(jìn)入油封與零件的配合面中，并可能腐蝕、損壞油封。油封件的缺陷損壞主要表現(xiàn)為老化和受損。油封橡膠老化后材質(zhì)會(huì)變硬，彈性性能也會(huì)降低，伴隨出現(xiàn)一些細(xì)小的裂痕。密封油封安裝時(shí)的受損會(huì)在汽輪機(jī)工作運(yùn)行時(shí)在受到非均勻載荷力或剪切力的作用下?lián)p壞，并加速油封的磨損，導(dǎo)致密封性能下降，出現(xiàn)漏油狀況。或是在配合面受到工作系統(tǒng)的油壓沖擊后產(chǎn)生軸向的相對運(yùn)動(dòng)，磨損刮傷油封以及與與油封配合零件的配合表面。另一方面齒輪系統(tǒng)在工作時(shí)正常磨損產(chǎn)生的鐵屑以及“油碳”污垢會(huì)導(dǎo)致潤滑油的清潔度降低，潤滑油中的雜質(zhì)會(huì)沉積在油封密封圈處并在油壓的作用下導(dǎo)致油封被雜質(zhì)抬起，引起泄漏。

1.3 油封設(shè)計(jì)選用方面問題

普通傳統(tǒng)材料橡膠油封因材料限制都具有普遍的缺陷：較低的耐磨性、較短的使用壽命、且對工作旋轉(zhuǎn)軸的偏心度要求很高，泄漏現(xiàn)象難以較好長期處理解決，泄露的情況仍然較為常見。膠材質(zhì)的油封經(jīng)常需要工作在高溫環(huán)境中，常見油封的唇部工作溫度在200℃左右，而汽輪機(jī)的大功率運(yùn)轉(zhuǎn)，持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)易造成油封工作的瞬時(shí)溫度超過300℃，這無疑對油封的耐熱性有著苛刻嚴(yán)格的要求。為了保護(hù)汽輪機(jī)內(nèi)部零件，防止內(nèi)部零件生銹腐蝕，常在機(jī)油中加入氯、磷等化合物，雖然保護(hù)了金屬零件，但這些添加劑對橡膠油封有一定的侵蝕作用。油封的常用材料有：丁腈橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。設(shè)計(jì)汽輪機(jī)設(shè)備時(shí)未考慮油封的介質(zhì)、工作環(huán)境而選擇合理的油封材料會(huì)油封漏油，在磷酸酯系液壓油或含極壓添加劑的齒輪油中使用丁腈橡膠制成的油封會(huì)導(dǎo)致油封性能不穩(wěn)定;在高溫環(huán)境下氟橡膠油封的耐磨性較差。此外，油封與零件配合面的配合方式不合理會(huì)導(dǎo)致油封密封性降低，還會(huì)導(dǎo)致油封主唇、防塵唇間的負(fù)壓，進(jìn)而引發(fā)潤滑油的泄漏。油封材料與金屬嵌件結(jié)合不好，導(dǎo)致粘結(jié)強(qiáng)度低，會(huì)使密封失效油液滲出。

2? 汽輪機(jī)油封漏油的改進(jìn)措施

造成油封漏油的主要原因有裝配、保養(yǎng)維護(hù)、材料設(shè)計(jì)三個(gè)主要方面，對油封漏油問題解決改進(jìn)的重要一步是合理分析油封的漏油原因的種類，按照漏油原因的不同，選擇不同的處理方式，在不同的環(huán)節(jié)“對癥下藥”。

2.1 油封裝配過程改進(jìn)措施

油封在安裝前應(yīng)妥善存放，避免潮濕、熱源、合理放置不要折傷。選用油封時(shí)，要仔細(xì)檢查油封的質(zhì)量，選擇合適的規(guī)格尺寸。油封在裝配過程中要帶上手套并保證手套的清潔，防止異物進(jìn)入油封中，同時(shí)選擇合理的安裝環(huán)境，避免在浮塵、鐵屑過多的環(huán)境下安裝油封。軸或者其他配合零件表面若有毛刺、銹蝕等缺陷，在安裝前可以使用細(xì)砂紙輕微打磨光滑，并處理干凈鐵屑，并在相應(yīng)位置擦上少量潤滑脂。安裝油封盡量使用專業(yè)的壓裝油封工具。安裝過程中將油封正放，可以選擇涂抹一定的機(jī)油在工作表面與唇口之間利于將油封安裝到位，輕輕用力安裝到合理位置。在安裝花鍵，或油封穿過花鍵時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮使用保護(hù)套對油封進(jìn)行保護(hù)，避免花鍵等其余零件刮傷油封。

2.2 汽輪機(jī)保養(yǎng)維護(hù)注意事項(xiàng)

定期更換汽輪機(jī)的潤滑油，改善齒輪的工作環(huán)境，提高潤滑油的清潔度。有通氣孔的工作腔中最好保持通氣孔和通氣裝置暢通。齒輪工作磨損產(chǎn)生的大部分鐵屑以及“油碳”污垢可以在更換潤滑油時(shí)隨舊潤滑油一起排出，避免了污垢堆積和對油封的腐蝕、抬高。同時(shí)更換的潤滑油的品質(zhì)也對油封壽命有影響，變質(zhì)的潤滑油會(huì)腐蝕油封并引起唇口膨脹、變形，盡量選擇品質(zhì)更好的潤滑油。油封老化、破損后應(yīng)該及時(shí)更換。發(fā)現(xiàn)油封漏油時(shí)，不要著急拆下，在拆下更換油封前要先確定拆卸過程中可能造成的損傷或變形，從而影響裝配關(guān)系的選擇判斷。拆下后應(yīng)當(dāng)用汽油等油性無腐蝕性介質(zhì)仔細(xì)清洗零部件，小心去除附著在配合表面殘留的破損油封，同時(shí)整個(gè)過程應(yīng)當(dāng)在清潔場地進(jìn)行，避免油污和臟污進(jìn)入密封面內(nèi)造成二次污染。

2.3 油封材料、規(guī)格選擇

油封的材料要根據(jù)油封的工作壓力、工作溫度、密封的油體介質(zhì)的特性等條件來合理選擇，目前常用的油封材料是丙烯酸酯橡膠和氟橡膠。油封的主唇在汽輪機(jī)工作時(shí)會(huì)受熱膨脹產(chǎn)生形變，油封和主唇的過盈量不宜過大，較小的間隙配合可以避免主唇與防塵唇之間產(chǎn)生負(fù)壓，增強(qiáng)密封效果。

2.4 汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)改進(jìn)

影響油封漏油的原因不僅僅局限于油封本身還應(yīng)當(dāng)考慮汽油機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

汽輪機(jī)內(nèi)的零件在運(yùn)行過程必然產(chǎn)生一定的振動(dòng)，振動(dòng)能量通過機(jī)體與進(jìn)油管的連接傳遞到油管上。如果油管的振動(dòng)頻率與錯(cuò)油門的振動(dòng)頻率相同，則油管的和汽輪機(jī)的產(chǎn)生的共振振幅會(huì)相比正常振動(dòng)大得多。汽輪機(jī)運(yùn)行過程中油管振幅超過0.05mm，振動(dòng)頻率大于50Hz，就會(huì)給管接頭和焊縫將帶來較大的而外動(dòng)載荷，此時(shí)法蘭螺栓在外載荷振動(dòng)下螺旋副的正壓力在某一瞬間會(huì)消失、摩擦力為0，如此反復(fù)作用從而使螺紋聯(lián)接松動(dòng)或者失效。除此之外也會(huì)引起墊片密封松弛不均衡的問題，通過法蘭連接的錯(cuò)油門和進(jìn)油管，以及錯(cuò)油門外的硬度較低的聯(lián)接材料，在壓力過大的情況下會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)油門的螺紋聯(lián)接失效，這也是導(dǎo)致汽輪機(jī)出現(xiàn)漏油事故最頻繁的原因，同時(shí)也是調(diào)節(jié)系統(tǒng)中最需要改善的環(huán)節(jié)。

當(dāng)壓力油從接口進(jìn)入錯(cuò)油門的殼內(nèi)通道到達(dá)滑閥中心后，壓力油會(huì)不斷從轉(zhuǎn)動(dòng)盤上的孔中噴出，并推動(dòng)錯(cuò)油門旋轉(zhuǎn)。在運(yùn)行過程通過螺釘對轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，若螺紋沒有攻到底或存在螺孔偏差，很可能螺釘無法起到調(diào)節(jié)滑動(dòng)的作用。如果滑動(dòng)速度很快，振動(dòng)頻率很高，很可能出現(xiàn)較大的誤差，需要對其進(jìn)行有效的處理，以保證其達(dá)到設(shè)計(jì)要求從而減少錯(cuò)油門振動(dòng)的頻率，減少對油封的沖擊延長油封的壽命。

在開放環(huán)境下的汽輪機(jī)在雨天時(shí)，雨水有很大的幾率從排煙風(fēng)機(jī)的管道進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)部減少排煙管道的氣體流通截面面積，導(dǎo)致管道無法正常排煙。此時(shí)的工作環(huán)境就會(huì)受風(fēng)機(jī)的工作狀況影響，油煙風(fēng)機(jī)的功率不夠大，導(dǎo)致油煙壓力升高，回油的阻力隨之增大。將防雨彎頭設(shè)置在小機(jī)油箱的封口位置，或者將U型管設(shè)置在母管位置上，從而確保排煙風(fēng)機(jī)的出口處沒有雨水積液，確保風(fēng)機(jī)的工作正常，確保其能夠正常吸油，使油箱內(nèi)始終保著負(fù)壓狀態(tài)，也在一定程度上延長油封在適合的負(fù)壓條件下的工作壽命。

3? 結(jié)語

通過對汽輪機(jī)油封漏油的原因分析，合理地規(guī)范裝配過程，合理地保養(yǎng)維護(hù)以及維修，正確地選擇油封材料、規(guī)格，合理地改進(jìn)設(shè)計(jì)汽輪機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，注重細(xì)節(jié)，能在很大程度上改善油封漏油問題，減少不必要的損耗，從而保證汽輪機(jī)的使用壽命，對汽輪機(jī)性能的提升有重要意義。

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