330 MW汽輪發(fā)電機(jī)組軸瓦漏油研究

白洪森

(中山粵海能源有限公司， 廣東中山 528429)

汽輪發(fā)電機(jī)組軸瓦漏油是經(jīng)常發(fā)生在電廠的問題，不僅會(huì)損失主機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)大量的潤(rùn)滑油，造成大量的經(jīng)濟(jì)損失，而且軸瓦漏出的潤(rùn)滑油滴漏到高溫管道上或重要設(shè)備上會(huì)發(fā)生冒煙、起火等現(xiàn)象，以致?lián)p毀機(jī)組重要附屬設(shè)備及附件，嚴(yán)重威脅機(jī)組的正常生產(chǎn)運(yùn)行，甚至?xí)?dǎo)致機(jī)組被迫停機(jī)。

筆者通過對(duì)某330 MW熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪發(fā)電機(jī)組軸瓦漏油的原因逐條分析并進(jìn)行試驗(yàn)，介紹解決該問題的思路，根據(jù)分析結(jié)果提出了解決軸瓦漏油的方法。

1 漏油問題

1.1 機(jī)組概況

該電廠有2臺(tái)330 MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，汽輪機(jī)為亞臨界、單軸、一次中間再熱、雙缸雙排汽、兩級(jí)可調(diào)整抽汽凝汽式汽輪機(jī)。主蒸汽的溫度為537 ℃、壓力為16.7 MPa，最大、額定二級(jí)工業(yè)供熱抽汽質(zhì)量流量分別為400 t/h、220 t/h，額定二級(jí)工業(yè)供熱抽汽的壓力為1.275 MPa(可調(diào))、溫度為 300 ℃(減溫后)；汽輪發(fā)電機(jī)為300 MW等級(jí)的三相交流兩極同步發(fā)電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為3 000 r/min 。

1.2 具體問題

該電廠2號(hào)機(jī)組自投產(chǎn)以來(lái)，經(jīng)歷過多次大小修，雖然每次均按照汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)廠家提供的設(shè)備說明書、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等文件將軸承油擋與轉(zhuǎn)子的間隙(簡(jiǎn)稱油擋間隙)調(diào)整到規(guī)定范圍(左右側(cè)均為0.15～0.20 mm、下部為0.05～0.10 mm、頂部為0.20～0.25 mm)，但是機(jī)組運(yùn)行后，軸瓦還會(huì)出現(xiàn)滲漏油的現(xiàn)象。表1為2019年1月—7月的漏油統(tǒng)計(jì)表，6號(hào)軸瓦漏油情況最嚴(yán)重，占全部漏油體積的85%左右。

表1 漏油情況統(tǒng)計(jì)

2 原因分析

對(duì)可能導(dǎo)致軸瓦漏油的原因進(jìn)行逐項(xiàng)排查與研究分析，具體分析結(jié)果如下：

(1) 潤(rùn)滑油系統(tǒng)回油管路不暢通。潤(rùn)滑油系統(tǒng)回油管路是否暢通，直接影響軸承室微負(fù)壓狀態(tài)的建立，回油管路不暢通會(huì)導(dǎo)致其液位上升，軸承室液位超過油擋下部的油擋齒條高度，導(dǎo)致軸瓦漏油。潤(rùn)滑油系統(tǒng)回油管路不暢通的原因有回油管路布置偏高、軸承室潤(rùn)滑油回油管內(nèi)有雜物堵塞等。依次從各軸瓦回油窺視孔觀察軸瓦回油管路液位情況，發(fā)現(xiàn)油擋漏油的軸瓦回油管路液位雖然相較不漏油軸瓦機(jī)組液位高，但并未滿管，說明目前的回油管路布置尚能滿足軸瓦回油需求。

(2)油擋間隙遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)值。雖然每次進(jìn)行軸瓦解體檢查時(shí)，均將軸瓦油擋間隙調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)值或修前值，但在汽輪機(jī)啟動(dòng)階段，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與油擋可能會(huì)發(fā)生輕微碰摩，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定后，汽輪發(fā)電機(jī)組實(shí)際油擋間隙會(huì)高于標(biāo)準(zhǔn)值，如果穩(wěn)定運(yùn)行過程中的油擋間隙與標(biāo)準(zhǔn)值差距較大，可能會(huì)導(dǎo)致軸瓦漏油。在大修期間對(duì)漏油最嚴(yán)重的5號(hào)、6號(hào)軸瓦的油擋間隙進(jìn)行了檢查和調(diào)整。油擋間隙的修前值、修后值與標(biāo)準(zhǔn)值見圖1(上限值為標(biāo)準(zhǔn)值的上限)。

由圖1可得：實(shí)際運(yùn)行時(shí)，5號(hào)、6號(hào)軸瓦的油擋間隙均超過汽輪機(jī)檢修規(guī)程規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。6號(hào)軸瓦左側(cè)的油擋間隙為0.55 mm，遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)值(0.15～0.20 mm)；頂部間隙為0.75 mm，遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)值(0.30～0.40 mm)；右側(cè)間隙與底部間隙也均超過標(biāo)準(zhǔn)值。5號(hào)軸瓦的油擋間隙同樣超過標(biāo)準(zhǔn)值，但情況沒有6號(hào)軸瓦嚴(yán)重，油擋間隙與漏油量有直接關(guān)系。

(3) 潤(rùn)滑油品質(zhì)不達(dá)標(biāo)引起油液品質(zhì)下降。油液泡沫過多導(dǎo)致回油受阻，軸承室無(wú)法形成負(fù)壓，也會(huì)發(fā)生漏油。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)每個(gè)軸承回油窺視孔檢查發(fā)現(xiàn)回油泡沫不多，取樣將主機(jī)潤(rùn)滑油箱中油液送外檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見表2，檢測(cè)方法依據(jù)GB/T 12579—2002《潤(rùn)滑油泡沫特性測(cè)定法》。

表2 油質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果

由表2可得：潤(rùn)滑油泡沫傾向性與穩(wěn)定性呈積極性結(jié)果，潤(rùn)滑油品質(zhì)較好，說明潤(rùn)滑油品質(zhì)對(duì)軸瓦漏油問題基本無(wú)影響。

(4) 主機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)向內(nèi)漏氣嚴(yán)重。該電廠1號(hào)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)軸承不存在漏油問題，因此在1號(hào)機(jī)組及2號(hào)機(jī)組油箱頂部安裝臨時(shí)負(fù)壓測(cè)點(diǎn)，對(duì)比觀察2臺(tái)機(jī)組開1臺(tái)、2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)時(shí)油箱的負(fù)壓情況，主機(jī)潤(rùn)滑油箱頂部負(fù)壓試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 油箱頂部負(fù)壓試驗(yàn)結(jié)果

由圖2可得：1號(hào)機(jī)組油箱頂部負(fù)壓明顯高于2號(hào)機(jī)組。由此判斷2號(hào)機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)內(nèi)負(fù)壓偏低是軸瓦漏油的重要原因。

2號(hào)機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)負(fù)壓偏低的原因?yàn)闈?rùn)滑油系統(tǒng)負(fù)壓無(wú)法正常建立，可能存在泄漏。2號(hào)機(jī)組主機(jī)潤(rùn)滑油箱溢流管為DN100管道，管道通過2個(gè)彎頭連接至事故油池，管道總長(zhǎng)不足20 m，潤(rùn)滑油系統(tǒng)可能通過該溢流管向內(nèi)大量漏氣，因此封堵2號(hào)機(jī)組主機(jī)潤(rùn)滑油箱溢流管進(jìn)行潤(rùn)滑油系統(tǒng)負(fù)壓對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見圖3。

圖3 封堵溢流管前后負(fù)壓對(duì)比

由圖3可得：2號(hào)機(jī)組封堵主機(jī)潤(rùn)滑油箱溢流管后，開1臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)主機(jī)潤(rùn)滑油箱負(fù)壓由-110 Pa變化為-150 Pa，此時(shí)6號(hào)軸瓦窺視鏡頂部產(chǎn)生明顯負(fù)壓，軸承漏油有輕微減少跡象；封堵后，開2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)時(shí)，主機(jī)潤(rùn)滑油箱負(fù)壓變化為-500 Pa，軸瓦漏油現(xiàn)象基本停止。主機(jī)頂部溢流管存在嚴(yán)重漏氣現(xiàn)象，這是機(jī)組油系統(tǒng)負(fù)壓無(wú)法正常建立的重要原因，且開1臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)與開2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)有明顯區(qū)別，說明排煙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)存在出力不足問題。

(5) 排煙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)存在出力下降的問題。排煙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)存在的出力下降問題會(huì)使排煙風(fēng)機(jī)無(wú)法有效將潤(rùn)滑油系統(tǒng)內(nèi)油煙抽走，使?jié)櫥拖到y(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)負(fù)壓狀態(tài)無(wú)法正常建立。封堵主機(jī)潤(rùn)滑油箱溢流管后，在2臺(tái)機(jī)組各自的6號(hào)軸瓦回油管出口安裝臨時(shí)測(cè)點(diǎn)，在2臺(tái)機(jī)組各開1臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)狀態(tài)下，分別測(cè)量2臺(tái)機(jī)組回油管路的負(fù)壓，因軸瓦回油測(cè)點(diǎn)十分接近軸承室，可認(rèn)為該處負(fù)壓近似等于軸承室負(fù)壓。得到1號(hào)、2號(hào)機(jī)組6號(hào)軸瓦回油管出口測(cè)點(diǎn)負(fù)壓分別為-250 Pa、-20 Pa，這表明2號(hào)機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)負(fù)壓未正常建立。

解體檢查2號(hào)機(jī)組主機(jī)潤(rùn)滑油箱頂部排煙系統(tǒng)，2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)出口閥門損壞、閥板破損，導(dǎo)致開1臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)時(shí)，煙氣在油箱內(nèi)循環(huán)，降低排煙風(fēng)機(jī)出力；解體檢查排煙風(fēng)機(jī)吸入口的油煙分離器，發(fā)現(xiàn)油煙分離器內(nèi)有大量的油水混合物堵塞濾芯，已將排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)口堵死，油箱內(nèi)的空氣及油煙無(wú)法通過管路進(jìn)入排煙風(fēng)機(jī)的進(jìn)口，排煙風(fēng)機(jī)雖然可以運(yùn)轉(zhuǎn)，但是抽不出大部分油箱內(nèi)的油煙，使?jié)櫥拖到y(tǒng)負(fù)壓無(wú)法正常建立，當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速升高時(shí)，造成軸瓦向外漏油，而且隨著汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高，軸瓦漏油量也隨之增加，這是漏油的根本原因。

汽輪發(fā)電機(jī)組軸承座內(nèi)的微負(fù)壓狀態(tài)是保證軸承座不向外漏油的必要條件，軸承座內(nèi)微負(fù)壓狀態(tài)被破壞后，軸與軸承摩擦熱量加熱潤(rùn)滑油產(chǎn)生油煙無(wú)處可去，油煙液化后產(chǎn)生的油滴必然隨著軸承座內(nèi)壓力增加而從油擋處溢出，因此主機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)漏氣嚴(yán)重是軸瓦漏油的重要原因；排煙風(fēng)機(jī)出力降低，主機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)負(fù)壓無(wú)法正常建立是軸瓦漏油的根本原因；軸承座油擋間隙超出標(biāo)準(zhǔn)值是軸瓦漏油量大的重要誘因。

3 處理措施與實(shí)施效果

3.1 處理措施

(1) 排煙風(fēng)機(jī)出口損壞閥門的型號(hào)為D371X-10 DN150，密封面為襯膠軟密封，該類型閥門不應(yīng)使用在油系統(tǒng)中。根據(jù)排煙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)油液流體的特性，將損壞閥門更換為耐油腐蝕的聚四氟乙烯密封閥門。

(2)潤(rùn)滑油系統(tǒng)排煙風(fēng)機(jī)原裝入口濾芯為玻璃纖維式氣液分離濾芯，該類型濾芯被油浸濕后容易塌陷堵塞流道，因而產(chǎn)生較大阻力，影響主機(jī)潤(rùn)滑油箱負(fù)壓的正常建立，將其更換為不銹鋼氣液分離濾芯式濾芯。

(3) 在2號(hào)機(jī)組油箱溢流管出口增加高強(qiáng)度聚氯乙烯(PVC)水帶，該類型水帶不僅可將溢流管溢流時(shí)的油液放掉，而且在油箱內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合，防止向內(nèi)漏氣。

(4) 從廠家采購(gòu)新油擋對(duì)原有磨損較大的油擋進(jìn)行更換，保證油擋間隙恢復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)值要求范圍內(nèi)。

3.2 實(shí)施效果

(1) 更換排煙風(fēng)機(jī)出口閥門及入口濾芯后，排煙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行正常，各項(xiàng)指標(biāo)均檢測(cè)合格，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，1臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)油箱內(nèi)負(fù)壓最高可達(dá)到-500 Pa，高于標(biāo)準(zhǔn)值，油箱內(nèi)負(fù)壓得到正常建立；配合更換并調(diào)整油擋間隙至合適值，軸瓦漏油情況完全消失。

(2)更換排煙風(fēng)機(jī)出口閥門及入口濾芯后，取消原有封堵，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，油箱溢流口增加高強(qiáng)度PVC水帶，測(cè)得油箱負(fù)壓由-500 Pa變化為-550 Pa，該方案有利于潤(rùn)滑油系統(tǒng)建立負(fù)壓。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)該330 MW機(jī)組軸瓦存在嚴(yán)重漏油的問題，筆者通過負(fù)壓對(duì)比試驗(yàn)分析出潤(rùn)滑油系統(tǒng)負(fù)壓無(wú)法正常建立是軸瓦漏油的根本原因，并通過解體排煙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，更換受損的排煙風(fēng)機(jī)出口閥門及入口濾芯、增加可自動(dòng)閉合的主機(jī)潤(rùn)滑油箱溢流管出口PVC水帶及軸瓦油擋等措施，徹底解決了該機(jī)組軸瓦嚴(yán)重漏油的問題，每年直接節(jié)省潤(rùn)滑油采購(gòu)費(fèi)10萬(wàn)元左右，并使機(jī)組運(yùn)行地更加安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定。