哈汽600 MW汽輪機(jī)軸瓦油封環(huán)改造

宗 華

(朝陽(yáng)燕山湖發(fā)電有限公司，遼寧 朝陽(yáng) 122000)

哈汽600 MW汽輪機(jī)軸瓦油封環(huán)改造

宗 華

(朝陽(yáng)燕山湖發(fā)電有限公司，遼寧 朝陽(yáng) 122000)

朝陽(yáng)燕山湖發(fā)電有限公司2臺(tái)600 MW機(jī)組分別于2011年12月、2012年3月相繼投產(chǎn)發(fā)電，運(yùn)行期間發(fā)生過(guò)1號(hào)機(jī)6、7瓦甩油故障，2號(hào)機(jī)B級(jí)檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)5瓦兩側(cè)浮動(dòng)油環(huán)對(duì)口螺栓和防轉(zhuǎn)銷(xiāo)子斷裂，電側(cè)浮動(dòng)油環(huán)上半部斷裂等情況，給機(jī)組安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。主要對(duì)以上情況進(jìn)行原因及技術(shù)改造分析。

擋板;浮動(dòng)油環(huán);漏油;斷裂;補(bǔ)償式

1 設(shè)備概述

朝陽(yáng)燕山湖發(fā)電有限公司汽輪機(jī)組為哈爾濱汽輪機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的 CLNZK600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)，設(shè)有高中壓合缸和2個(gè)低壓缸，中壓缸帶有2個(gè)排汽口，每個(gè)低壓缸各帶有2個(gè)排汽口。汽輪機(jī)通流部分由高、中、低壓3部分組成，其高中壓為雙層缸，低壓缸為3層雙分流式，級(jí)數(shù)為40(1+9，6，2×2×6)級(jí)，汽輪機(jī)側(cè)共有7個(gè)軸承，6個(gè)可傾瓦軸承和1個(gè)推力軸承，其結(jié)構(gòu)緊湊，經(jīng)濟(jì)性好，具有較好的熱負(fù)荷和變負(fù)荷適應(yīng)性，2臺(tái)機(jī)組分別于2011年12月、2012年3月相繼投產(chǎn)發(fā)電運(yùn)行。

2 故障分析

2.1 1號(hào)機(jī)6瓦外油擋甩油問(wèn)題

1號(hào)機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行后，6瓦一直存在甩油問(wèn)題，并在啟機(jī)過(guò)程中發(fā)生過(guò)2次火災(zāi)，經(jīng)過(guò)2次檢修處理，停機(jī)后主要對(duì)6瓦浮動(dòng)油環(huán)配合間隙檢查、軸承箱外油擋間隙測(cè)量、軸承箱回油情況檢查、調(diào)整軸承箱負(fù)壓等，但問(wèn)題仍未得到徹底解決。為控制6瓦甩油，采取了加裝防護(hù)置、加強(qiáng)巡檢等措施，給機(jī)組運(yùn)行帶來(lái)安全隱患，增加檢修維護(hù)難度。為解決6瓦甩油問(wèn)題，2013年9月7日，在1號(hào)機(jī)C級(jí)檢修期間，對(duì)6瓦浮動(dòng)油環(huán)、軸承箱外油擋及軸承箱回油管再次進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)軸承箱擋油板上部有銅齒金屬粉末，擋油板設(shè)計(jì)值:下部徑向間隙0.12 mm，上部徑向間隙0.88 mm，左右兩側(cè)徑向間隙0.50 mm。但實(shí)際測(cè)量值:下部徑向間隙0.22 mm，上部徑向間隙1.05 mm，左右徑向間隙合格。6瓦浮動(dòng)油環(huán)徑向間隙設(shè)計(jì)值為0.81～0.91 mm，調(diào)側(cè)上下浮動(dòng)油環(huán)徑向間隙實(shí)際測(cè)量值為1.23 mm，左右徑向間隙為1.0 mm，說(shuō)明6瓦內(nèi)、外擋油環(huán)均發(fā)生磨損。

汽輪機(jī)軸承箱原廠(chǎng)油封環(huán)采用傳統(tǒng)方式的密封油擋。為固定銅齒片密封結(jié)構(gòu)，主要目的是通過(guò)銅齒間隙密封作用達(dá)到防治汽輪機(jī)油外泄的效果。但由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行軌跡并非正圓，尤其在啟停機(jī)過(guò)臨界轉(zhuǎn)速，機(jī)組振動(dòng)增大時(shí)銅齒磨損，原來(lái)按安裝標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整的油擋間隙增大且無(wú)法彌補(bǔ)，這樣在長(zhǎng)期運(yùn)行狀態(tài)下，造成了潤(rùn)滑油外漏，軸瓦浮動(dòng)油環(huán)磨損，導(dǎo)致軸瓦泄油量增大，也易造成軸瓦甩油。軸瓦甩油一方面增大了火災(zāi)隱患，另一方面汽封漏汽、環(huán)境灰塵吸入軸承箱，容易造成潤(rùn)滑油油質(zhì)惡化，導(dǎo)致軸承潤(rùn)滑惡化、燒瓦等事故。

2.2 2號(hào)機(jī)5瓦浮動(dòng)擋油環(huán)斷裂問(wèn)題

機(jī)組每次檢修時(shí)，都按檢修規(guī)程要求把浮動(dòng)油環(huán)間隙調(diào)整到規(guī)定的范圍內(nèi)。但由于轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)中心軌跡近似橢圓形狀，尤其當(dāng)轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，振幅最大，鎢金浮動(dòng)擋油環(huán)由于設(shè)計(jì)間隙值較小，運(yùn)行過(guò)程中易造成溫度過(guò)高導(dǎo)致鎢金脫落，油擋調(diào)整不當(dāng)必定與轉(zhuǎn)子發(fā)生摩擦，造成軸面及浮動(dòng)擋油環(huán)損壞嚴(yán)重，這樣就很難保證檢修規(guī)程要求的間隙。而間隙過(guò)大，也勢(shì)必造成頂軸油嚴(yán)重外泄，導(dǎo)致頂軸油油壓不夠損傷軸瓦。

2號(hào)機(jī)運(yùn)行期間軸瓦振動(dòng)、瓦溫等各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)正常，設(shè)備運(yùn)行未發(fā)現(xiàn)異常，按照檢修計(jì)劃，2號(hào)機(jī)于2013年10月5日進(jìn)行B極檢修工作。在汽輪機(jī)軸承解體階段，發(fā)現(xiàn)5號(hào)軸承兩側(cè)浮動(dòng)油環(huán)對(duì)口銷(xiāo)子螺栓斷裂見(jiàn)圖1(a)，2號(hào)機(jī)4、5、6號(hào)軸瓦浮動(dòng)油環(huán)上半部發(fā)現(xiàn)有局部摩擦過(guò)熱熏黑情況見(jiàn)圖1(b)。電側(cè)上浮動(dòng)油擋在止轉(zhuǎn)銷(xiāo)圓弧缺口處斷裂見(jiàn)圖1(c)，由于發(fā)現(xiàn)及時(shí)，對(duì)應(yīng)軸頸未發(fā)生磨損。浮動(dòng)油環(huán)過(guò)熱熏黑斷裂見(jiàn)圖1(d)。

圖1 2號(hào)機(jī)5瓦浮動(dòng)擋油環(huán)斷裂情況

傳統(tǒng)汽輪機(jī)軸瓦密封油環(huán)設(shè)計(jì)為鎢金密封環(huán)，金屬材質(zhì)密封，套裝在外擋油板內(nèi)，其缺點(diǎn)如下。

a. 傳統(tǒng)浮動(dòng)油擋安裝屬于自由垂落設(shè)計(jì)，上浮動(dòng)油環(huán)頂部開(kāi)有銷(xiāo)槽，對(duì)應(yīng)外擋油板上部裝有D5 mm止轉(zhuǎn)銷(xiāo)，防止浮動(dòng)油環(huán)在擋油板內(nèi)旋轉(zhuǎn)，檢修安裝間隙小時(shí)容易對(duì)轉(zhuǎn)子造成損傷，浮動(dòng)油環(huán)局部因摩擦過(guò)熱而變形損壞，安裝間隙過(guò)大時(shí)，浮動(dòng)油環(huán)下落，導(dǎo)致止轉(zhuǎn)銷(xiāo)容易造成脫離銷(xiāo)槽，磨損斷裂，浮動(dòng)油環(huán)變形而損壞;

b. 傳統(tǒng)軸瓦浮動(dòng)油擋設(shè)計(jì)為中分面倒搭銷(xiāo)子螺栓固定連接，在運(yùn)行中容易脫落，浮動(dòng)油擋上下分離，甚至還出現(xiàn)上浮動(dòng)油擋在止轉(zhuǎn)圓弧缺口處斷裂，進(jìn)一步造成軸振加大，軸頸嚴(yán)重磨損情況;

c. 傳統(tǒng)浮動(dòng)油環(huán)密封環(huán)鎢金容易脫落，使鋼環(huán)對(duì)轉(zhuǎn)子造成損傷。2號(hào)機(jī)5瓦浮動(dòng)油環(huán)過(guò)熱發(fā)黑現(xiàn)象，證明了浮動(dòng)油環(huán)間隙調(diào)整不當(dāng)，浮動(dòng)油環(huán)不同心及浮動(dòng)油環(huán)局部徑向摩擦過(guò)熱是導(dǎo)致軸瓦浮動(dòng)油環(huán)熏黑、斷裂的主要原因。

3 改進(jìn)措施

目前，國(guó)內(nèi)電廠(chǎng)針對(duì)機(jī)組軸承箱漏油及軸瓦浮動(dòng)油擋損壞問(wèn)題，已將原梳齒式密封改為浮動(dòng)式密封和接觸式密封，技術(shù)比較成熟，經(jīng)可行性研究分析，選用CHP系列浮動(dòng)式擋油環(huán)，新型CHP系列浮動(dòng)式擋油環(huán)，突破了傳統(tǒng)“固定式”或“金屬浮動(dòng)油封環(huán)”的概念，將原油擋改造成“非金屬浮動(dòng)油封環(huán)”，浮動(dòng)油封環(huán)依然保留內(nèi)、外環(huán)兩部分，外環(huán)固定在原油擋位置，內(nèi)環(huán)采用一種穩(wěn)定性強(qiáng)、耐磨損、具有自潤(rùn)滑功能的材料加工而成，內(nèi)環(huán)在外環(huán)內(nèi)軸向、徑向均有間隙，通過(guò)防磨彈簧的作用使內(nèi)環(huán)圓心始終與軸同心，內(nèi)環(huán)內(nèi)表面與軸表面之間形成強(qiáng)勁油膜，對(duì)軸承兩側(cè)的油擋采用這種浮動(dòng)式擋油環(huán)能夠預(yù)防其銅齒和鎢金磨軸的缺陷，提高了設(shè)備完好率，有效避免了潤(rùn)滑油外漏及浮動(dòng)油環(huán)損壞，避免事故的發(fā)生和機(jī)組非停次數(shù)的增加。

CHP系列浮動(dòng)式擋油環(huán)特點(diǎn):

a. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，安裝、維修方便;

b. 內(nèi)環(huán)采用新材料，耐高溫;

c. 熱穩(wěn)定性強(qiáng)，高溫下也能保持較好的間隙，保證密封油膜的形成;

d. 壽命長(zhǎng)，不磨軸，有良好的自潤(rùn)滑性能;

e. 設(shè)計(jì)靈活，根據(jù)不同的軸徑及周?chē)h(huán)境，采用不同的設(shè)計(jì)方案;

f. 內(nèi)環(huán)加上防磨彈簧，抵消內(nèi)環(huán)重量，從而保證內(nèi)環(huán)與軸之間的間隙。

建議目前對(duì)公司2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行存在的缺陷，進(jìn)行針對(duì)性技術(shù)改造，即在1號(hào)機(jī)4號(hào)軸承箱外側(cè)擋油環(huán)采用CHP-JC系列觸及式密封油擋，對(duì)2號(hào)機(jī)4、5、6號(hào)軸瓦內(nèi)側(cè)浮動(dòng)油環(huán)采用CHP系列補(bǔ)償式浮動(dòng)油環(huán)形式密封油擋。后分別在2013年9月7日1號(hào)機(jī)C級(jí)檢修中，對(duì)4號(hào)軸承箱兩側(cè)外擋油環(huán)實(shí)施了技術(shù)改造。在2013年10月5日2號(hào)機(jī)B級(jí)檢修中，對(duì)汽輪機(jī)4、5、6號(hào)軸瓦浮動(dòng)油環(huán)實(shí)施了技術(shù)改造，改造油擋的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 汽輪機(jī)改造油擋結(jié)構(gòu)

4 改造效果

4.1 1號(hào)機(jī)6瓦改造效果

1號(hào)機(jī)C級(jí)檢修中，分解4號(hào)軸承箱，由設(shè)備制造廠(chǎng)家現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量外油擋尺寸，保證與原部件尺寸一致，并根據(jù)其尺寸進(jìn)行加工、生產(chǎn)。密封采用CHP-JC觸及式新型密封油環(huán)，密封環(huán)材質(zhì)為一種耐高溫、耐油且具有自潤(rùn)滑功能、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、壽命長(zhǎng)及不傷軸等優(yōu)點(diǎn)的新型A材質(zhì)，新型密封油環(huán)在浮動(dòng)式密封油擋的原理上，將其密封結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改進(jìn)，將內(nèi)擋的密封環(huán)改為縮頸式，縮頸密封環(huán)的后面加有可以自由浮動(dòng)調(diào)整的彈簧片，該彈簧片有效保證了密封環(huán)間隙的補(bǔ)償作用，使得密封環(huán)的間隙隨時(shí)自由調(diào)整，始終保持在零間隙下運(yùn)行，有效保證了密封效果，見(jiàn)圖3。

圖3 1號(hào)機(jī)6瓦外油擋技術(shù)改造情況

2013年10月3日，1號(hào)機(jī)組C級(jí)檢修后并網(wǎng)發(fā)電，截止到目前1號(hào)機(jī)6、7號(hào)軸瓦漏油問(wèn)題得到解決，達(dá)到了預(yù)期改造效果，消除了設(shè)備安全隱患。

4.2 2號(hào)機(jī)軸瓦浮動(dòng)油環(huán)改造效果

2號(hào)機(jī)B級(jí)檢修中，將4、5、6號(hào)軸承浮動(dòng)油環(huán)更換為新型CHP系列浮動(dòng)式密封油擋，新型浮動(dòng)油環(huán)不改變?cè)麍D紙?jiān)O(shè)計(jì)圖隙，只對(duì)密封材質(zhì)及環(huán)體材質(zhì)進(jìn)行變更，密封環(huán)材質(zhì)為一種耐高溫、耐油及具有自潤(rùn)滑功能的新型A材質(zhì) (在石墨的基礎(chǔ)上加適當(dāng)?shù)挠猩饘俜勰┲瞥?，具有耐高溫(能達(dá)到400℃左右)、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、可保持較好的間隙、可保證密封油膜的形成、不易變形、且壽命長(zhǎng)、不傷軸等優(yōu)點(diǎn)。環(huán)體為鑄鋁，重量輕，內(nèi)環(huán)下半部加防磨彈簧，抵消內(nèi)環(huán)重量，從而保證內(nèi)環(huán)與軸之間的間隙為0.60～0.75 mm。密封油擋的內(nèi)環(huán)設(shè)計(jì)為18.5 mm寬的雙環(huán)密封面，其密封方式為面密封，整體不浮動(dòng)迷宮混合式密封，在結(jié)構(gòu)上屬于“雙保險(xiǎn)”的密封結(jié)構(gòu)，能夠有效阻止?jié)櫥屯饴?jiàn)圖4。

圖4 2號(hào)機(jī)軸瓦浮動(dòng)油環(huán)技術(shù)改造情況

2013年10月27日，2號(hào)機(jī)B級(jí)檢修后并網(wǎng)發(fā)電，截止目前2號(hào)機(jī)軸瓦溫度、軸瓦振動(dòng)等運(yùn)行指標(biāo)正常，通過(guò)此次對(duì)汽輪機(jī)軸承浮動(dòng)油環(huán)改造，成功解決了原軸瓦浮動(dòng)軸環(huán)存在的缺陷隱患，確保機(jī)組長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。帶負(fù)荷實(shí)測(cè)瓦振、瓦溫值見(jiàn)表1。

表1 帶600 MW負(fù)荷時(shí)軸瓦瓦振、瓦溫實(shí)測(cè)值

5 結(jié)束語(yǔ)

CHP系列密封油擋突破傳統(tǒng)概念，將油擋鎢金內(nèi)環(huán)改為非金屬浮動(dòng)式油封環(huán)，內(nèi)環(huán)與軸之間依然保持一個(gè)較小的間隙，可有效起到密封作用，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、安裝、維修方便，設(shè)計(jì)靈活。經(jīng)過(guò)2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行評(píng)估后，能夠滿(mǎn)足機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行要求。

［1］ 鄧海濤，楊洪亮.汽輪機(jī)軸瓦磨損原因及預(yù)防措施 ［J］.東北電力技術(shù)，2010，31(2):42-43.

［2］ 王勝利.某1 000 MW汽輪機(jī)整套啟動(dòng)時(shí)軸瓦、軸頸磨損原因分析及原因處理 ［J］.電力建設(shè)，2011，32(4):100-104.

［3］ 張 煜，宋光雄，陳永輝.汽輪機(jī)軸瓦磨損故障處理 ［J］.機(jī)械與電子，2010，28(7):91-92.

［4］ 王忠成，王啟文.轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備滑動(dòng)軸承烏金碎裂與碾壓原因［J］.東北電力技術(shù)，2009，30(5):40-42.

［5］ 陳永輝，關(guān) 蕊.350 MW汽輪機(jī)潤(rùn)滑油壓低的原因及處理［J］.東北電力技術(shù)，2009，30(6):48-49.

［6］ 李江海，陳喬偉，王俊啟.300 MW汽輪機(jī)組軸瓦振動(dòng)問(wèn)題的探討及處理 ［J］.華中電力，2002，15(1):45-47.

Harbin 600 MW Steam Turbine Bearing Oil Seal Ring Transformation

ZONG Hua
(Chaoyang Yanshanhu Power Co.，Ltd.，Chaoyang，Liaoning 122000，China)

Two 600 MW new units in Chaoyang Yanshanhu Power Company Limited made by Harbin steam turbine factory，putting into operation respectively in December 2011，March 2012.During operation period，No.6 and No.7 tiles dumped oil for No.1 Unit，and during B-class maintenance for No.2 Unit，the counterpart bolts for both sides of the floating oil ring and the anti-rotation pin sub，and the upper half of electric floating oil ring are found fractured in No.5 tile.All of which would bring hidden danger to the safe operation，so concerning technical improvement of comprehensive analysis is made.

Oil baffle plate;Floating oil ring;Oil spill;Fracture;Compensation1

TM311

A

1004-7913(2014)03-0038-03

宗 華 (1974—)，男，助理工程師，從事汽輪機(jī)本體檢驗(yàn)與管理工作。

2013-11-15)