汽輪機油中帶水原因及預(yù)防措施

袁紹友

中海油能源發(fā)展石化分公司石化三廠生產(chǎn)部 廣東惠州市

一臺20MW汽輪機，南京汽輪機廠生產(chǎn)，為抽汽背壓式汽輪機。機組運行時出現(xiàn)油中帶水問題，油中進水量達5kg/h。對相關(guān)油系統(tǒng)排查，懷疑是軸封漏汽。

一、機組油中進水原因

（1）采用蒸汽平衡原理分析，認為抽背機組的漏氣量在8～10t/h,如此大的漏氣量，首先懷疑機組軸封徑向間隙調(diào)整是否過大，因為軸封漏汽，水沿軸竄入軸承室，從而造成油中帶水。軸封徑向間隙過大，主要是機組安裝時，為避免啟動過程中軸的振動或轉(zhuǎn)子熱膨脹而碰磨軸封尖齒，一般在調(diào)整軸封時增大了軸封間隙（一般＜30μm，大多在25μm）。另一方面是機組正常運行中影響了軸封的嚴(yán)密性，軸封漏汽沿軸竄入軸承室，這是抽背機組油中進水的根本原因。

（2）軸封徑向間隙過小，機組啟動過程中軸封尖齒與轉(zhuǎn)子碰磨，尖齒倒伏，密封作用降低，造成軸封漏汽，使蒸汽沿軸竄入軸承室。

（3）軸封抽汽器抽氣壓力不足，抽氣管堵塞，造成負壓不足，使蒸汽沿軸竄出，造成軸封漏汽，也可能造成抽背機組油中帶水。

（4）盤車齒輪或靠背輪轉(zhuǎn)動鼓風(fēng)的抽吸作用，造成軸承箱內(nèi)局部負壓，吸入蒸汽。軸承室負壓增大，使軸封漏汽。這是客觀原因，但也會使油中帶水。

（5）機組高中壓缸膨脹不暢，在機組過臨界轉(zhuǎn)速軸系劇烈振動時，決定了軸承箱油擋間隙，間隙調(diào)整時，必須給予足夠重視，否則將碰磨油擋尖齒，造成油擋間隙過大，使軸封漏汽進入軸承室。

（6）汽缸結(jié)合面變形、密封不嚴(yán)密，造成蒸汽泄漏，進入軸承室，使油中帶水。

二、預(yù)防機組油中進水的措施

（1）優(yōu)化機組啟動運行方式，減少軸封漏汽。以轉(zhuǎn)子熱膨脹量和轉(zhuǎn)子最大振幅之和為基準(zhǔn)，優(yōu)化機組運行方式。比如在暖機時間、機組沖轉(zhuǎn)參數(shù)以及沖轉(zhuǎn)報警參數(shù)未達到時，禁止沖轉(zhuǎn)或加速，這樣既可避免機組運行時因軸封間隙過大而漏汽，又可避免機組啟動過臨界轉(zhuǎn)速時因振動發(fā)生碰磨，從而避免軸封尖齒倒伏。適當(dāng)降低高低除氧器運行壓力，最大程度地疏通一二瓦的漏汽量和減少漏至軸承箱的汽量。

（2）合理調(diào)整軸封間隙。目前抽背機組的情況是一瓦和二瓦的漏氣量大、壓力大且溫度高，實測溫度一瓦＞350℃，二瓦在200℃，很明顯是調(diào)速級和背壓漏氣所致。因此，必須合理調(diào)整軸封間隙。

（3）要保持軸封抽汽壓力，避免抽汽管堵塞。采用加大抽汽的方法，增加一臺抽風(fēng)機，最大程度地疏通一二瓦的漏汽量和減少漏至軸承箱的汽量。

（4）在消除或降低軸承箱內(nèi)負壓上下功夫，在軸承箱上部加裝帶濾網(wǎng)的壓力調(diào)整器，以平衡軸承箱內(nèi)部壓力。

（5）加大外部濾油機的排水工作，利用真空濾油機，最大程度地減少油中的帶水量。

三、空氣密封油擋

采取上述措施后，油中帶水量雖有下降，但問題未得到根本解決。借鑒一種空氣密封油擋的方法，對防止小型汽輪機油中進水有顯著作用。

利用壓縮空氣形成一個環(huán)形風(fēng)幕來密封軸承箱的漏汽，從外部輸入壓縮空氣，密封二瓦，可減少油中的帶水量。這種方法在國內(nèi)的玖龍紙業(yè)及中海油惠州煉油等單位的小型機組上得到應(yīng)用，都取得顯著效果。實測結(jié)果顯示，可將含水量控制在0.03%。

1.空氣密封油擋原理

為防止軸封漏汽通過油擋進入軸承箱，同時消除汽輪機油擋漏油、滲油的缺陷，可對汽輪機油擋進行改造，改為空氣密封油擋。傳統(tǒng)梳齒式油擋密封見圖1。

空氣密封油擋（圖2）結(jié)構(gòu)基本與傳統(tǒng)梳齒油擋相同，不同的是空氣密封油擋在上下半油擋中央外部開有環(huán)形槽，圓周方向鉆均布小孔使環(huán)形槽通過小孔與油擋梳齒內(nèi)圓柱面相同，槽內(nèi)沖以壓縮空氣。壓縮空氣從中間向兩端擴散，如示意圖3所示一部分壓縮空氣通過幾道梳齒減壓減速后進入軸承箱內(nèi)，另一部分壓縮空氣同樣通過幾道梳齒減壓減速后排出軸承箱外。正常運行中轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，帶動壓縮空氣在油擋內(nèi)渦流轉(zhuǎn)動，建立起自身的平衡，壓縮空氣泄漏量將減小，因而損耗的壓縮空氣將明顯減小。

圖1 傳統(tǒng)梳齒式油擋密封

2.空氣密封油擋實施方案

（1）測繪原油擋相關(guān)尺寸，如內(nèi)外徑、長度及軸承箱安裝油擋位置的徑向、軸向尺寸。

（2）空氣密封油擋加工制作。

（3）圖 3是空氣密封油擋系統(tǒng)圖。從壓縮空氣母管接出一路通徑12～16mm的不銹鋼管，干燥的壓縮空氣經(jīng)過截止閥和空氣干燥過濾器進一步干燥過濾，再通過調(diào)整門調(diào)整到適合的壓力，然后經(jīng)兩支通徑6～8mm的小管，分別進入上下兩半油擋的環(huán)形密封槽中，通過徑向小孔進入油擋梳齒進行密封。

圖2 空氣密封油擋

圖3 空氣密封油擋系統(tǒng)圖

（4）空氣密封油擋安裝要求與傳統(tǒng)梳齒油擋要求相同。油擋固定要牢靠，一般情況下的油擋間隙，左右側(cè)0.15～0.2mm，底部間隙0.05mm，上部間隙0.25～0.3mm。

（5）空氣油擋調(diào)試。靜止?fàn)顟B(tài)下，將油擋內(nèi)壓縮空氣壓力調(diào)到0.1MPa，用紙放在油擋外，感覺紙有點飄或手感覺有微汽流即可。壓力不能調(diào)得太高，如果轉(zhuǎn)子較輕且壓力高的話，有可能將轉(zhuǎn)子托起。

此種改進油擋，在很多小型機組上都獲得成功，不用開真空濾油機，油化驗結(jié)果每次都合格，油中帶水問題得到徹底解決。