F4級燃機推力軸承噴油霧原因分析及改進措施

敬洪凱

摘 要：詳細介紹了東方F4型燃氣輪機推力軸承封油裝置的結構和原理，對電廠運行過程中出現的推力軸承位置噴油霧現象及原因進行了分析，并提出改進措施。

關鍵詞：燃氣輪機；推力軸承；油霧；自密封結構

中圖分類號：TK479 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.102

對軸承內部潤滑油進行良好的密封是軸承結構設計中的一項重要內容。與蒸汽輪機不同的是，燃氣輪機在啟動和運行過程中沒有引入輔助蒸汽來維持系統的密封性，其密封完全依靠自身結構和系統來實現。同時，由于國內的燃氣輪機聯合循環電廠普遍在日啟停模式下運行，因此，燃機各部件、系統運行工況復雜，熱沖擊大。這些因素都對燃氣輪機推力軸承的自密封結構設計提出了更為苛刻的要求。

東方汽輪機有限公司引進了日本三菱重工F4型燃氣輪機，其推力軸承具有結構簡單、體積小、適應性強、可靠性高等特點。然而，其在某電廠燃機運行期間卻出現了推力軸承箱蓋上呼吸孔往外噴油霧的現象。

1 推力軸承結構說明

東方汽輪機有限公司生產的F4型燃氣輪機的推力軸承結構件主要分為3部分，如圖1所示。

其中，推力軸承密封體是對潤滑油進行密封的主要結構件，在推力軸承排油煙管的抽吸作用下，其內部的氣流方向如圖2所示。推力軸承排油煙管道接配至排油煙風機主管道，正常情況下，推力軸承內部產生的油煙/油霧會在排油煙風機的抽吸作用下經過排油煙管道排出，油霧不會泄漏到系統外部。

在圖2中，左側兩個紅色箭頭表明空氣從外部流入推力軸承內部，有效避免了推力軸承內部的油霧泄漏到外部。而右側的紅色箭頭表示來自推力軸承瓦塊一側的油和油霧被吸入了密封體內部溝槽中，其中，油霧經過排油煙管道被抽走，剩下的油則通過底部的疏油孔最終途經推力軸承箱蓋被輸送到了回油管道中。具體線路圖如圖3所示。

2 某電廠推力軸承噴油霧現象描述

某電廠在機組實際運行過程中，巡檢人員檢查發現推力軸承附近設備表面存在大面積油跡，擦拭干凈運行一天后又會出現大面積油跡。經過現場排查，最終確認油跡產生的原因為：推力軸承的左側是燃氣輪機轉子和蒸汽輪機轉子接配的靠背輪，機組啟動后，靠背輪螺栓隨轉子一起高速旋轉，產生鼓風效應?？勘齿喯渖w上設計有呼吸孔，如圖4所示?？諝鈴挠覀葞V網的吸氣口被吸入靠背輪箱蓋內部，然后從左側的出氣口噴出。推力軸承附件設備表面的油跡是由于出氣口噴出的空氣攜帶有油霧，油霧冷卻后在設備表面形成了油跡。

3 噴油霧原因分析

為了徹底調查噴油霧的原因，工作人員現場打開了靠背輪箱蓋、推力軸承密封體和推力軸承箱蓋進行檢查。移除這幾個部件后，首先用壓鉛絲的方法檢查3處氣封齒上下左右4個方向的裝配間隙，確認3處氣封齒所有的裝配間隙均滿足設計要求。但在現場檢查氣封齒裝配間隙的過程中，工作人員發現在圖2所示密封體的3處氣封中，最左側氣封裝配槽底部積存有大量潤滑油，正是此處的集油被靠背輪螺栓鼓風帶走，最后從靠背輪箱蓋的出氣口噴出。該處的集油只能是來自推力軸承瓦塊側的潤滑油，越過右側兩個氣封，匯集于此。由于右側兩個氣封底部均設計有輸油孔，因此只能是其疏放油不暢，潤滑油才能越過其氣封，匯集到集油點。潤滑油從推力瓦塊側匯集到集油點的路線如圖5所示。

4 改進措施

弄清楚改型燃氣輪機推力軸承自密封的結構和原理，并找到了該電廠推力軸承噴油霧的原因之后，現場提出以下改進措施：①通過抽油煙風機調整潤滑油箱負壓，保證其處于-3～-2.7 kPa之間，并盡量靠近低值。足夠的潤滑油箱負壓有利保證潤滑油回油通暢，確保潤滑油按照圖3密封體回油路線圖疏放到潤滑油回油管道，降低其按照圖5所示路線匯集的概率。②啟停潤滑油系統的時候，要先開啟排油煙風機，建立潤滑油箱負壓，確保回油通暢，之后再開啟潤滑油泵給各個軸承供油。這樣可進一步降低潤滑油沿著圖5所示路線匯集的概率。③在潤滑油系統停運的情況下，打開推力軸承密封體底部的疏放油通道堵頭，通過內窺鏡檢查如圖3所示的疏放油回油線路是否通暢，進一步確保回油通暢。④改型燃機推力軸承靠近壓氣機側的支持軸承，而壓氣機側支持軸承的端面密封采用了來自壓氣機第6級抽氣的密封空氣。推力軸承斷面的密封構建本來也采取密封空氣的設計，但密封空氣管路卻沒有配管。因此，現場重新進行了配管，接通了同樣來自壓氣機第6級抽氣的推力軸承密封空氣管路，正好將密封空氣通入集油點處的氣封中。密封空氣的再次引入使集油點的壓力能夠維持正壓，封堵住來自推力瓦塊方向的潤滑油。

5 結束語

改型燃氣輪機推力軸承端面密封體的自密封結構設計充分考慮了對來自推力瓦塊側的潤滑油和油霧的密封。然而，在平時機組的運行、啟停過程中，應特別注意潤滑油箱負壓和排油煙管道負壓的調整，確保潤滑油和油煙的回路通暢。

該推力軸承端面密封體在裝配的時候，應重點確認各個氣封的間隙值是否滿足設計要求。除此之外，更應確保內部部件的清潔度，避免異物堵塞其內部的疏放油通道，造成疏放油回油不暢。

給推力軸承端面密封體重新引入密封空氣后，能夠有效封堵住來自推力瓦塊側的潤滑油和油霧。經過一段時間的運行后，幾乎再未見到從靠背輪箱蓋出氣口排出的油霧，推力軸承附件設備表面的油跡消失。

參考文獻

[1]蔡青春，王景匯.M701F型燃氣輪機的結構特點[J].燃氣輪機技術，2009（3）.

[2]王琳.火力發電設備技術手冊第二卷：汽輪機[M].北京：機械工業出版社，1999.

〔編輯：王霞〕