汽輪機油箱油中帶水分析

馬曉燕

【摘 要】汽輪機油中帶水嚴重時會危及汽輪機組安全的穩定運行，為此分析了氣封間隙大、排煙系統、周封套、汽缸、軸承室負壓等可能引起油中帶水的原因，并分別提出了相應的改進辦法。

【關鍵詞】汽輪機 油中帶水 軸封系統 氣封間隙

我市電廠4號汽輪機由南京汽輪機制造廠出品，型號：C12/35/10/。新蒸汽壓力為3.5MPa，溫度為435℃。該機為單軸、單缸、沖動抽凝汽式汽輪機、共計有4段抽汽。油系統中使用的是46號抗氧防腐汽輪機油。

4號機油中帶水現象在高負荷下反復發生：嚴重時可以從前箱2和3、4號瓦油杯看到油窗處發現附著于玻璃的水珠，微水含量曾達到273mg/L，大大超過標準，標準為＜100mg/L。空氣中和汽輪機內的水蒸氣進入潤滑油系統后凝結成水，當油和水混合在一起后，再被攪動油即被乳化，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，它將使潤滑功能發生問題，并導致調劑系統各部件的腐蝕。嚴重時一些銹蝕物會進入調節系統導致調劑系統不見發生卡澀而發生機組事故。為了能夠避免4號機油系統出現上述嚴重后果，加強了主油箱的放水和濾油，另外側是調低軸封供氣壓力。降低軸封供氣壓力，同時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子漏出。高壓缸端部汽封所承受的壓差比較大，額定工況時調節級噴嘴處的壓力為3.5Mpa，對于4級后壓力則為0.46MPa。不但壓差存在，為了不使動靜機件發生碰磨，而總要留有一定間隙，間隙的存在也必然要導致漏氣，漏氣量一般要達到總汽量的0.5%。由于上述兩個原因，很容易使該處的蒸汽眼轉自竄入軸承室，引起軸承溫度升高，使油系統中帶有蒸汽凝結而成的水。可見解決油系統中帶水的問題關鍵是消除軸封漏氣。

如果汽輪機高壓缸前段軸封間隙調整的不合適，導致軸封供汽從該處沿軸頸竄入軸承室，造成油中帶水，油質惡化。

軸封間隙的調整沿轉子軸向分布的規律應該是外側小、里側大。因為軸封外側端部距離軸承很近，轉子、汽缸垂弧冷熱態變化對軸封間隙影響很少，轉子過臨界轉速時該部位的晃度小，不易發生摩擦。即使發生摩擦，由于距支點近，剛度相對大一些，不易因晃度巨增而造成彎軸事故，而軸封里側的情況則恰恰相反，這部分汽封間隙運行狀態下的不確定度最大，正是易彎軸的部位，所以應該挑大一點。可見，信號汽封由于在軸封段的最外側，調的小些對避免軸封漏汽會有關鍵性作用。

目前來看，由于檢修人員考慮機組啟動通過臨界轉速時發生動靜摩擦引起振動，并可能使局部過熱造成軸彎曲而盡量將汽封間隙調整到上限。實際上，信號汽封比端部汽封發生動靜摩損的機率小，因此信號汽封間隙調整應該接近下限。信號汽封所給出的標準上下限范圍過于大，最大達到0.3mm,這也給檢修人員留下了較大的調整裕量。

2.軸封系統的配置不太合理。高低壓軸封供氣聯在同一根母管而引起供氣分配不均的問題。

4號機高壓前軸封段共留有4個腔室，后軸封則留有3個腔室。漏入高壓前軸封第2腔室蒸汽與漏入高壓后軸封，被稍低于一個大氣壓的軸封加熱器引走。由于供汽位置在軸端外側，若它的壓力調整不當可能使軸封供汽量大于軸封抽汽量而導致油中帶水。

從外部引入的低溫蒸汽首先進入供氣聯箱，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整，只能通過供汽聯箱進口的軸封壓力自動調整門統一調整，流量則由預先設計好的管道尺寸決定。從整臺機組來看：高、低壓軸封聯在同一母管的系統造成壓力難以分別調整，即使是用軸封調整總門進行調節也易使高壓缸部在高負荷時漏汽，而高壓缸后部軸封正對2、3瓦軸承室。

3.軸封冷卻器也應該作解體改造和檢查，重點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合面泄露的蒸汽。結合面包括：高壓缸結合面，軸封套結合面。汽缸在受到快速加熱和冷卻時，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，對汽缸的約束力明顯弱于其它部位，所以最易發生變形。

二、采取的措施

1.軸封間隙的調整應該嚴格執行質量工藝標準，考慮到影響汽封間隙的因素很多（包括：上,下缸溫差，轉子偏心，軸瓦磨損下沉等多方面），將信號汽封間隙調整范圍控制在0.10~0.15mm左右。另外，在具體檢修中，確保軸封間隙調整測量工藝方法得當，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和無擦痕最少層樹枝間比較準確的確定軸封間隙范圍，盡量使信號汽封間隙向下靠攏，圓周間隙分布調整成立橢圓形。

2.軸封系統的改進，軸封系統中管徑配置基本合理，能夠做到高壓側泄的出，低壓側供得上封得住。作了如下改動：

（1）高壓前軸封的供汽管路上加裝閥門。

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

（3）低壓缸前后軸封供汽母管上加裝了閥門，可以單獨進行操作，從而保證該機真空嚴密性。

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

3.高壓缸結合面修刮執行質量標準是：高壓缸隔一條冷緊后0.03mm塞不入，塞入深度不超過1/3。修刮采用：空扣缸徹底刮研結合面，擰緊螺栓找硬點的方法，由硬點中心向外逐漸擴大修刮面增大接觸面積。對于汽缸變形量大的部位采取了局部補焊的方法。

對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。調整軸封套的凹窩為中心；裝配新汽封塊，認真調整汽封塊的徑向間隙，膨脹間隙；裝軸封套時，將軸封套向與汽缸凹槽配合間隙調整為0.03ｍｍ～0.05ｍｍ之間。

三、結束語

1.運行人員根據機組負荷的變化，通過控制手動門軸封供汽聯箱壓力后，利用新裝閥門對軸封各段供汽（尤其是高壓缸前后）量進行分配調整。

2.更重要的是軸封系統由母管制變為單管制后，一旦哪個軸承室有蒸汽混入，運行人員可以有針對性的對該軸承附近軸封供汽進行調整，目的明確。

3.高壓前軸封的供汽閥門與高壓前軸封二段漏汽電動蝶閥一起配合能更好的維持機組低負荷時的真空嚴密性。

4.采取高效的濾油設備，對保證汽輪機油質起到了不可忽視的作用。

總之，通過對軸封系統進行改造，缸體結合面精心修刮及軸封間隙的精心調整以及采取有效的濾油設備，對保證機組真空，防止油質乳化，便于運行操作，增加調整手段，具有一定的作用。

(作者單位：新疆石河子職業技術學院)