汽輪機油封漏油原因分析及處理

汪仕男

摘要：油封是汽輪機上的重要零件，油封能夠使潤滑油、潤滑部件與外界隔絕，阻礙潤滑油泄漏，也阻止揚塵、鐵屑等雜質進入汽輪機內部。潤滑油的泄漏會導致汽輪機內部零件磨損加快，使用壽命縮短，影響汽輪機的工作狀況并造成故障。潤滑油的長期泄漏會導致油量不足，使汽輪機產生燒瓦現象等并帶來一系列的嚴重后果，通過對汽輪機油封漏油的主要原因分析，從油封裝配、保養維護、材料規格改進三個方面提出相應的解決措施。最終總結了有效避免油封漏油的措施和手段進而能延長汽輪機的使用壽命減少經濟損失。

Abstract： Oil seal is an important part of the steam turbine， oil seal can make lubricating oil， lubrication parts and the outside isolation， prevent the leakage of lubricating oil， but also prevent dust， iron filings and other impurities into the steam turbine. The leakage of lubricating oil will lead to faster wear of internal parts of the steam turbine， shortened service life， and affect the working condition of the steam turbine and cause faults. The long-term leakage of lubricating oil will lead to the shortage of oil， which will cause the steam turbine to burn the shingle and bring a series of serious consequences.Through the analysis of the main causes of oil seal leakage of steam turbine， the corresponding solutions are put forward from the three aspects of oil seal assembly， maintenance and material specification improvement. Finally， the effective measures and means to avoid oil seal leakage are summarized， which can extend the service life of steam turbine and reduce economic loss.

關鍵詞：油封;漏油;汽輪機

Key words： oil seal;the oil;the steam turbine

中圖分類號：TM311? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）24-0148-02

0? 引言

汽輪機是生產設備的工作核心、動力來源，隨著科學技術的迅速發展，生產設備對所需動力的要求也越來越高，汽輪機的功率要求隨之提升，同時對汽輪機的使用壽命要求也日益增加。汽輪機油封密封是影響汽輪機工作壽命的重要因素并且汽輪機油封的漏油問題在日常生產工作較為常見，隨之產生的對汽輪機正常運行、工作的影響，危害重大。因此，通過對漏油主要原因的分析，解決油封漏油，延長汽輪機使用壽命，減少經濟利益損失是很有必要的。

1? 造成汽輪機油封漏油的主要原因分析

油封在配合零件之間隔絕潤滑油與外部環境的接觸，在潤滑油表面張力的作用下油封唇部與零件之間形成一層油膜，油膜有效阻止了潤滑油的泄漏。油膜的破壞是導致油封漏油的根本原因。油膜破壞潤滑油的漏出會導致汽輪機齒輪及配合零件的加速磨損同時導致設備運行時油溫升高影響汽輪機工作穩定性。潤滑油油量低于正常指標易造成油液清潔度降低，污垢堆積，加劇油封唇口、齒輪、軸等零件的磨損和侵蝕，最終影響汽輪機的壽命引起故障。引起油膜破壞的原因可以從油封裝配不規范、設備使用維護不當、油封設計選用錯誤三個主要方面來進行分析。

1.1 油封裝配方面問題

零件配合面在油封裝配時的磕碰劃傷，或者零件出廠時表面自帶的毛刺、銹蝕等缺陷都會導致表面粗糙度的增大，與油封配合接觸部位的軸表面硬度不宜低于RC30，硬度過低會導致在安裝時軸表面被劃傷，造成永久性的損傷，軸與油封接觸部位的配合性能下降，影響到密封圈的密封效果，導致漏油。過大的法蘭度不平行度，安裝時螺栓預緊力不均勻，密封墊片位置不當等因素都會引起油封漏油。油封安裝偏心會因油封受力不均勻產生不規則磨損，在安裝時偏心量應保持在0.25mmTIR以下。此外，油封對在工作時所受的徑向力有著較高的要求，徑向載荷過小，潤滑油會更容易滲出;如果徑載荷過大，雖然降低了潤滑油的滲出性，但也將直接導致油封的唇口在短期內產生更嚴重的磨損，加劇漏油。

1.2 使用維護方面問題

汽輪機的工作環境一般在灰塵粉塵較多的車間中，外界的水汽、灰塵、粉塵容易進入油封與零件的配合面中，并可能腐蝕、損壞油封。油封件的缺陷損壞主要表現為老化和受損。油封橡膠老化后材質會變硬，彈性性能也會降低，伴隨出現一些細小的裂痕。密封油封安裝時的受損會在汽輪機工作運行時在受到非均勻載荷力或剪切力的作用下損壞，并加速油封的磨損，導致密封性能下降，出現漏油狀況。或是在配合面受到工作系統的油壓沖擊后產生軸向的相對運動，磨損刮傷油封以及與與油封配合零件的配合表面。另一方面齒輪系統在工作時正常磨損產生的鐵屑以及“油碳”污垢會導致潤滑油的清潔度降低，潤滑油中的雜質會沉積在油封密封圈處并在油壓的作用下導致油封被雜質抬起，引起泄漏。

1.3 油封設計選用方面問題

普通傳統材料橡膠油封因材料限制都具有普遍的缺陷：較低的耐磨性、較短的使用壽命、且對工作旋轉軸的偏心度要求很高，泄漏現象難以較好長期處理解決，泄露的情況仍然較為常見。膠材質的油封經常需要工作在高溫環境中，常見油封的唇部工作溫度在200℃左右，而汽輪機的大功率運轉，持續運轉易造成油封工作的瞬時溫度超過300℃，這無疑對油封的耐熱性有著苛刻嚴格的要求。為了保護汽輪機內部零件，防止內部零件生銹腐蝕，常在機油中加入氯、磷等化合物，雖然保護了金屬零件，但這些添加劑對橡膠油封有一定的侵蝕作用。油封的常用材料有：丁腈橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。設計汽輪機設備時未考慮油封的介質、工作環境而選擇合理的油封材料會油封漏油，在磷酸酯系液壓油或含極壓添加劑的齒輪油中使用丁腈橡膠制成的油封會導致油封性能不穩定;在高溫環境下氟橡膠油封的耐磨性較差。此外，油封與零件配合面的配合方式不合理會導致油封密封性降低，還會導致油封主唇、防塵唇間的負壓，進而引發潤滑油的泄漏。油封材料與金屬嵌件結合不好，導致粘結強度低，會使密封失效油液滲出。

2? 汽輪機油封漏油的改進措施

造成油封漏油的主要原因有裝配、保養維護、材料設計三個主要方面，對油封漏油問題解決改進的重要一步是合理分析油封的漏油原因的種類，按照漏油原因的不同，選擇不同的處理方式，在不同的環節“對癥下藥”。

2.1 油封裝配過程改進措施

油封在安裝前應妥善存放，避免潮濕、熱源、合理放置不要折傷。選用油封時，要仔細檢查油封的質量，選擇合適的規格尺寸。油封在裝配過程中要帶上手套并保證手套的清潔，防止異物進入油封中，同時選擇合理的安裝環境，避免在浮塵、鐵屑過多的環境下安裝油封。軸或者其他配合零件表面若有毛刺、銹蝕等缺陷，在安裝前可以使用細砂紙輕微打磨光滑，并處理干凈鐵屑，并在相應位置擦上少量潤滑脂。安裝油封盡量使用專業的壓裝油封工具。安裝過程中將油封正放，可以選擇涂抹一定的機油在工作表面與唇口之間利于將油封安裝到位，輕輕用力安裝到合理位置。在安裝花鍵，或油封穿過花鍵時應當考慮使用保護套對油封進行保護，避免花鍵等其余零件刮傷油封。

2.2 汽輪機保養維護注意事項

定期更換汽輪機的潤滑油，改善齒輪的工作環境，提高潤滑油的清潔度。有通氣孔的工作腔中最好保持通氣孔和通氣裝置暢通。齒輪工作磨損產生的大部分鐵屑以及“油碳”污垢可以在更換潤滑油時隨舊潤滑油一起排出，避免了污垢堆積和對油封的腐蝕、抬高。同時更換的潤滑油的品質也對油封壽命有影響，變質的潤滑油會腐蝕油封并引起唇口膨脹、變形，盡量選擇品質更好的潤滑油。油封老化、破損后應該及時更換。發現油封漏油時，不要著急拆下，在拆下更換油封前要先確定拆卸過程中可能造成的損傷或變形，從而影響裝配關系的選擇判斷。拆下后應當用汽油等油性無腐蝕性介質仔細清洗零部件，小心去除附著在配合表面殘留的破損油封，同時整個過程應當在清潔場地進行，避免油污和臟污進入密封面內造成二次污染。

2.3 油封材料、規格選擇

油封的材料要根據油封的工作壓力、工作溫度、密封的油體介質的特性等條件來合理選擇，目前常用的油封材料是丙烯酸酯橡膠和氟橡膠。油封的主唇在汽輪機工作時會受熱膨脹產生形變，油封和主唇的過盈量不宜過大，較小的間隙配合可以避免主唇與防塵唇之間產生負壓，增強密封效果。

2.4 汽輪機的設計改進

影響油封漏油的原因不僅僅局限于油封本身還應當考慮汽油機的結構設計。

汽輪機內的零件在運行過程必然產生一定的振動，振動能量通過機體與進油管的連接傳遞到油管上。如果油管的振動頻率與錯油門的振動頻率相同，則油管的和汽輪機的產生的共振振幅會相比正常振動大得多。汽輪機運行過程中油管振幅超過0.05mm，振動頻率大于50Hz，就會給管接頭和焊縫將帶來較大的而外動載荷，此時法蘭螺栓在外載荷振動下螺旋副的正壓力在某一瞬間會消失、摩擦力為0，如此反復作用從而使螺紋聯接松動或者失效。除此之外也會引起墊片密封松弛不均衡的問題，通過法蘭連接的錯油門和進油管，以及錯油門外的硬度較低的聯接材料，在壓力過大的情況下會導致錯油門的螺紋聯接失效，這也是導致汽輪機出現漏油事故最頻繁的原因，同時也是調節系統中最需要改善的環節。

當壓力油從接口進入錯油門的殼內通道到達滑閥中心后，壓力油會不斷從轉動盤上的孔中噴出，并推動錯油門旋轉。在運行過程通過螺釘對轉速進行調整，若螺紋沒有攻到底或存在螺孔偏差，很可能螺釘無法起到調節滑動的作用。如果滑動速度很快，振動頻率很高，很可能出現較大的誤差，需要對其進行有效的處理，以保證其達到設計要求從而減少錯油門振動的頻率，減少對油封的沖擊延長油封的壽命。

在開放環境下的汽輪機在雨天時，雨水有很大的幾率從排煙風機的管道進入汽輪機內部減少排煙管道的氣體流通截面面積，導致管道無法正常排煙。此時的工作環境就會受風機的工作狀況影響，油煙風機的功率不夠大，導致油煙壓力升高，回油的阻力隨之增大。將防雨彎頭設置在小機油箱的封口位置，或者將U型管設置在母管位置上，從而確保排煙風機的出口處沒有雨水積液，確保風機的工作正常，確保其能夠正常吸油，使油箱內始終保著負壓狀態，也在一定程度上延長油封在適合的負壓條件下的工作壽命。

3? 結語

通過對汽輪機油封漏油的原因分析，合理地規范裝配過程，合理地保養維護以及維修，正確地選擇油封材料、規格，合理地改進設計汽輪機的內部結構，注重細節，能在很大程度上改善油封漏油問題，減少不必要的損耗，從而保證汽輪機的使用壽命，對汽輪機性能的提升有重要意義。

參考文獻：

[1]藍恒.淺析油封及其油封滲漏[J].汽車實用技術，2012（10）：58-60.

[2]劉應明.改進變速箱油封裝配工裝，攻克漏油難題[J].科學之友，2008，23：106-107.

[3]蘭劍，胡必謙，鄭久林，趙禮飛.曲軸油封漏油原因分析及改進措施[J].內燃機，2017（5）：48-49，53.

[4]戚金業.汽輪機油封漏油原因分析及處理[J].裝備維修技術，2020（1）：96.