背壓式汽輪機(jī)軸端汽封泄漏分析及改造

李永翔 趙純陽 孔德臣

摘要：汽輪機(jī)是用蒸汽來做功的旋轉(zhuǎn)式熱能動(dòng)力機(jī)械，具有效率高、功率大、轉(zhuǎn)速容易控制、壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，但軸端汽封易泄漏也是汽輪機(jī)常見故障，本文通過對(duì)NG25-20背壓式汽輪機(jī)軸端汽封泄漏原因分析及蜂窩密封改造處理，消除了泄漏，提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

關(guān)鍵詞：汽封;泄漏;蜂窩密封

1? 問題描述

煉油廠重油催化裝置NG25-20背壓式汽輪機(jī)由杭州汽輪機(jī)廠生產(chǎn)，額定功率1506kW，額定轉(zhuǎn)速11520r/min，進(jìn)汽壓力3.9MPa，排氣壓力1.0MPa，入口溫度435℃，排出溫度299.6℃，介質(zhì)流量19T/H。該汽輪機(jī)軸端汽封采用梳齒迷宮密封形式，泄漏比較嚴(yán)重，上一檢修周期為維持機(jī)組運(yùn)行主要采取了軸端疏齒密封增設(shè)漏汽抽汽系統(tǒng)、軸承箱油封外側(cè)增加氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)等方式來降低蒸汽外漏引起軸承箱進(jìn)水情況發(fā)生，使機(jī)組運(yùn)行能耗偏高，經(jīng)濟(jì)性降低，潤(rùn)滑油進(jìn)水易引起軸瓦及控制系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)增大，因此需對(duì)軸端密封進(jìn)行改造更換。

2? 改進(jìn)思路與方案實(shí)施

2.1 原因分析

通過對(duì)機(jī)組拆檢分析，造成軸端氣封泄漏嚴(yán)重的原因主要有2方面，如圖1所示。

①軸端汽封間隙過大且不均。經(jīng)過塞尺測(cè)量中分面左右側(cè)間隙最大處分別達(dá)到0.6mm和1.1mm，下部汽封齒與轉(zhuǎn)子有磨損痕跡且倒伏，上部汽封間隙最大處0.8mm。造成此種情況發(fā)生主因有轉(zhuǎn)子與氣缸中心偏移，轉(zhuǎn)子下沉或氣缸上移。

②軸端汽封承受過大負(fù)荷。經(jīng)過對(duì)平衡活塞汽封拆檢發(fā)現(xiàn)中分面兩側(cè)各有近30mm圓周處梳齒汽封受到?jīng)_刷，已形成貫穿式通路，造成P2處壓力上升，增大了軸端汽封工作負(fù)荷。

2.2 改造步驟方法

根據(jù)汽封泄漏產(chǎn)生原因，本次密封改造決定從以下方面著手進(jìn)行：

①?gòu)?fù)查新汽封尺寸。

對(duì)汽封外徑、內(nèi)徑及與其配合部位處（圖中12、5）進(jìn)行涂色確認(rèn)，保證接觸面積達(dá)到80%以上，接觸部位分布均勻;校核內(nèi)徑與轉(zhuǎn)子配合部位間隙達(dá)到規(guī)定值。

②對(duì)蒸汽室內(nèi)部平衡活塞處汽封套梳齒修復(fù)加工，消除圓周貫穿通路，保證配合間隙。

③調(diào)整轉(zhuǎn)子與汽缸中心。

1）轉(zhuǎn)子與汽缸中心調(diào)整可以采用以轉(zhuǎn)子為基準(zhǔn)調(diào)整汽缸，還可以以汽缸為基準(zhǔn)調(diào)整轉(zhuǎn)子，因該缸體采用上半缸支撐形式，下半缸配有管線及導(dǎo)向定位鍵、偏心銷等特殊結(jié)構(gòu)，調(diào)整難度較大，因此決定采取調(diào)整轉(zhuǎn)子方法進(jìn)行。

2）扣合上缸體支撐于前后貓爪，緊固中分面螺栓，松開下缸支撐頂絲，調(diào)整四處貓爪載荷分配并使其均勻。

3）重新支撐下缸體并用百分表監(jiān)視，使下汽缸位置不發(fā)生變化，松開中分面螺栓吊出上缸，此時(shí)下缸體可作為找正基準(zhǔn)。

4）復(fù)查汽缸水平度，調(diào)整定位軸承座水平，使水平度趨勢(shì)與汽缸一致。

5）放置假軸架設(shè)百分表檢測(cè)（圖中12、5處）三點(diǎn)數(shù)值，調(diào)整活動(dòng)端軸承座使三點(diǎn)數(shù)值誤差值小于0.05mm。

6）回裝軸端汽封、平衡活塞汽封套及轉(zhuǎn)子，檢測(cè)并調(diào)整各處配合間隙達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

④對(duì)軸系進(jìn)行大找正。

3? 應(yīng)用效果

機(jī)組在軸端汽封改造試車后，密封性能良好，軸端再無蒸汽外漏情況，同時(shí)臨時(shí)增設(shè)的抽汽系統(tǒng)、吹掃系統(tǒng)已經(jīng)停止使用，機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、安全性得到提升。

4? 蜂窩密封技術(shù)特點(diǎn)

蜂窩汽封密封環(huán)的內(nèi)孔表面由規(guī)整的蜂巢形狀的正六邊形小蜂窩孔組成，蜂窩汽封是以汽體通過蜂窩帶時(shí)產(chǎn)生的阻尼來密封。蜂窩汽封中正六邊形的蜂窩孔，是由厚度僅為0.05～O.10mm的鎳基耐高溫合金經(jīng)特殊加工手段制成蜂窩帶而形成的，蜂窩的高度及蜂窩孔的大小根據(jù)一定的設(shè)計(jì)規(guī)范確定。蜂窩帶很薄，硬度也很小，不會(huì)對(duì)與其相接觸的任何鋼質(zhì)物件產(chǎn)生磨損。蜂窩帶疊合成正六邊形，使其在高度方向上具有足夠的強(qiáng)度，不會(huì)在接觸時(shí)被壓損。因此，蜂窩汽封可與軸頸保持較小的配合間隙，達(dá)到良好的密封效果。蜂窩帶即使被磨損也依然保持蜂窩形式，不會(huì)因結(jié)構(gòu)上的變化而影響密封效果。近年來，蜂窩汽封已逐漸取代梳齒迷宮汽封。

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