長嶺分公司煉油二部280萬噸/年催化裝置煙氣輪機蝸殼滑銷改造

周宇

摘要：針對長嶺分公司煉油二部煙氣輪機煙氣泄漏嚴重，對煙氣泄露原因進行了分析，提出了解決煙氣泄漏問題幾種方案，并在2017年全廠停工大檢修中使用最優(yōu)化的方案解決了煙氣泄漏問題。擬在下次檢修策底解決煙氣輪機氣封問題。

關(guān)鍵詞：煙氣輪機;氣封泄漏;原因分析;檢修處理

1、概述：

3#催化煙汽輪機—主風(fēng)機組是長嶺分公司整個煉油二部最為重要的機組，其中煙汽輪機（以下簡稱“煙機”）是煉油廠催化裂化裝置專用透平，再生煙氣中的熱能和壓力能通過它膨脹做功，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，煙機輸出的功率用來驅(qū)動主風(fēng)機或電機，從而達到能量轉(zhuǎn)化的目的，此煙機正常運行時，電機基本可以達到不做功狀態(tài)，能大大的節(jié)約能源。

自2014年大檢修后，煙機一直有煙氣泄漏。根據(jù)2016年3月?lián)屝捱^程中測量數(shù)據(jù)為：西側(cè)：1.2mm，東側(cè)：0.30mm。東側(cè)間隙在標準范圍內(nèi)，而西側(cè)間隙超標;總間隙為1.5mm，超過標準總間隙0.50mm-0.60mm。從而造成煙機煙氣泄漏（泄漏的高溫?zé)煔鈱んw保溫熏黑，現(xiàn)場有濃重的煙氣味）。

2、煙機氣封（蒸汽封嚴環(huán)）原理：

此煙機氣封采用的是蜂窩型密封，采用蒸汽密封和空氣密封相結(jié)合的一種密封形式（通常稱“蒸汽封嚴環(huán)”、“空氣封嚴環(huán)”），屬于迷宮式密封的一種。特點：無固體接觸，毋須潤滑，并允許有熱膨脹，適應(yīng)高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速頻率的場合，蜂窩密封的原理為：在軸向方向上加設(shè)多個蜂窩孔，在蜂窩中通入比介質(zhì)壓力高的氣體（一般都為無毒介質(zhì)），一個蜂窩孔即為一道截流密封，多個蜂窩形成一系列截流間隙與膨脹空腔，被密封介質(zhì)在通過曲折（不規(guī)則）蜂窩密封的間隙時產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)而達到阻漏的目的。蜂窩式汽封能有效抑制汽流在密封腔中周向流動，在高壓差、小間隙密封時，仍能保證機組的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，從而降低泄漏損失，提高機組效率，而且用蜂窩的網(wǎng)孔可以吸附水滴，從而有效除濕、保護葉片。先進的金屬蜂窩封嚴結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)間隙密封的典型的封嚴結(jié)構(gòu)之一，

煙機氣封為兩道密封（封嚴環(huán)），靠介質(zhì)側(cè)為蒸汽封嚴環(huán)，靠大氣側(cè)為空氣封嚴環(huán)。蒸汽封嚴環(huán)的作用為截流煙氣，降低泄漏出來的煙氣量，同時利用蒸汽中的水汽少量吸收煙氣中的有毒有害氣體（如硫化氫等）;空氣封嚴環(huán)的作用為阻隔內(nèi)部蒸汽與介質(zhì)的混合氣，確保有毒有害氣體不泄漏到大氣中。

3、煙氣泄漏原因分析：

3.1、蜂窩孔堵塞

蒸汽封嚴環(huán)蜂窩眼被介質(zhì)和水汽混合成的固體結(jié)垢物堵住，導(dǎo)致蒸汽無法起到截流降壓的作用。

3.2、氣封間隙大

煙機為高溫高壓設(shè)備，對于殼體的耐熱性、熱膨脹等有很高要求，初步分析由于殼體在某次暖機中，殼體受熱不均勻，導(dǎo)致殼體熱膨脹存在偏差而變形，引起封嚴環(huán)間隙不均勻或超出標準間隙。

4、初步解決思路

若為蜂窩孔堵塞，則只需更換新的氣封組件即可達到解決泄漏的問題，但根據(jù)現(xiàn)場實際，此氣封組件僅投入使用不到兩年時間，根據(jù)實際運行工況及采樣分析，排除此項可能（解體檢查氣封蜂窩，僅發(fā)現(xiàn)極少數(shù)蜂窩孔被結(jié)垢物堵塞）。

按設(shè)計要求，煙機殼體氣封環(huán)與轉(zhuǎn)子之間的蒸汽封嚴環(huán)間隙應(yīng)均勻為0.25 mm -0.30mm，總間隙應(yīng)為0.50mm-0.60mm。根據(jù)2016年3月?lián)屝迶?shù)據(jù)，轉(zhuǎn)子與殼體間的間隙為：西側(cè)1.2mm，東側(cè)0.30mm，總間隙為1.4mm-1.5mm，超出標準值。根據(jù)實際情況，有以下解決方案：

4.1、重新設(shè)計、制作偏心氣封環(huán)

根據(jù)2016年搶修數(shù)據(jù)，東側(cè)氣封間隙（0.30mm）在標準范圍內(nèi)，而西側(cè)氣封間隙（1.2mm）大大超出標準值，為確保煙機左右間隙均達標，擬根據(jù)左右間隙重新設(shè)計、制作偏心氣封環(huán)，即根據(jù)實際情況加厚西側(cè)氣封環(huán)。

但考慮到氣封環(huán)環(huán)狀各部間隙測量困難，根據(jù)實際尺寸保證所設(shè)計氣封環(huán)各部間隙至標準范圍難度大：若氣封間隙偏小，則可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與氣封摩擦，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磨損等次生問題;若用標準氣封環(huán)進行人工研磨，效率低且同樣不能保證間隙合適;若局部測量誤差導(dǎo)致間隙偏大，則煙機仍可能發(fā)生泄漏，氣封環(huán)制造難度大的同時無法徹底解決實際問題。且殼體與轉(zhuǎn)子為偏心狀態(tài)，在高速運行過程中存在較大安全隱患，故不予以采用。

4.2.調(diào)整煙機上下殼體

由于氣封間隙為氣封環(huán)與轉(zhuǎn)子間的間隙，而重新設(shè)計氣封并不能完全保證間隙標準，氣封環(huán)是安裝在上下殼體上，故可以通過調(diào)整上下殼體的位置。但由于本次使用的氣封環(huán)為標準氣封環(huán)，所以殼體與轉(zhuǎn)子間的總間隙仍為1.5mm，調(diào)整上下殼體位置不能保證氣封間隙在標準范圍內(nèi)，但可以通過調(diào)整使左右氣封間隙基本相等，即左右兩邊均為0.70mm-0.75mm，再聯(lián)系氣封環(huán)廠家根據(jù)現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)重新制作能使氣封間隙達標的新氣封環(huán)，確保在下次檢修中將氣封數(shù)據(jù)調(diào)整正常（0.25 mm -0.30mm）。

由于上殼體與出口管線連接，位置高，重量大，實際情況中不好處理;而下殼體上僅有一限制殼體左右熱膨脹的滑銷，無法使下殼體左右偏移，達到調(diào)整氣封間隙的作用。但可以對此只能軸向調(diào)整殼體的滑銷進行改進，改進成既可以軸向調(diào)整，又可以左右調(diào)整殼體的“滑銷系統(tǒng)”。

5、改進過程

通過多次商討，2017年3月底，在大檢修來臨之際，機修分公司技術(shù)組對舊滑銷進行改造，設(shè)計出一套新的滑銷系統(tǒng)，并在在大檢修中投入使用。

由于煙機為高溫設(shè)備，煙機殼體原滑銷僅能起到限制殼體左右熱膨脹，確保殼體只在軸向位置熱膨脹的作用，若殼體左右兩側(cè)出現(xiàn)受熱不均或其他環(huán)境因素影響，而發(fā)生殼體輕微膨脹不勻，從而導(dǎo)致氣封間隙超標時無法進行修復(fù)。

新滑銷系統(tǒng)由滑銷、滑銷基礎(chǔ)支架、左右定位板、定位螺絲（左右各三個）組成。為確保新設(shè)計的滑銷系統(tǒng)能對殼體左右進行調(diào)節(jié)，在保證其原有定位軸向膨脹的前提下，在新滑銷基礎(chǔ)支架上左右各增加能對殼體起到調(diào)節(jié)作用的頂絲，必要時可以對殼體左右進行調(diào)整，可將氣封間隙調(diào)整至左右兩側(cè)相等。

安裝前先將圖一中的滑銷除銹清理，測量好殼體各位置數(shù)據(jù)，確保滑銷拆除后殼體位置不會發(fā)生變化后，將滑銷拆除，并將基礎(chǔ)清理干凈并打磨平整，測繪原滑銷各部數(shù)據(jù)，并重新設(shè)計新滑銷。

將新滑銷回裝后，由滑銷支架兩側(cè)頂絲將煙機下蝸殼進行調(diào)節(jié)，調(diào)整煙機左右氣封間隙相等（均為0.7mm-0.75mm左右）后，為盡可能減少整個新滑銷系統(tǒng)在受熱后膨脹導(dǎo)致兩側(cè)頂絲松動或緊力發(fā)生偏差，將左右兩邊的各三顆頂絲分別用鐵棒點焊，既不影響下次調(diào)整，又能確保頂絲緊力，使殼體處于標準位置，保證煙機左右兩側(cè)氣封間隙。

6、實施效果

經(jīng)過本次滑銷系統(tǒng)的改造，3#催化煙機左右氣封間隙大致相等，均為0.7mm-0.75mm左右，能確保煙機的正常運行，大大減少了煙氣的泄漏量，同時基本消除了設(shè)備運行中存在的安全隱患。經(jīng)過本次檢修和滑銷系統(tǒng)改造，目前煉油二部3#催化煙機運行各項數(shù)據(jù)正常，現(xiàn)場煙氣泄漏量極少。

參考文獻：

[1]、[2]單級煙氣輪機（YL22000A型）使用說明書 中國石油蘭州石油化工公司機械廠