某汽輪發電機組軸承漏油原因的分析及處理

陳慶旭，雷 超，吳 畏，郭俊材，汪 可，干宇文

（中國核動力研究設計院，四川成都 610000）

0 引言

汽輪機與其他原動機相比，具有單機功率大、效率高、運轉平穩、單位制造成本低和使用壽命長等優點。汽輪發電機組功能是將系統提供的蒸汽熱能轉變為驅動發電機發電的機械能，并通過發電機為設備提供電源。汽輪發電機組作為發電電源，如果運行中出現任何問題導致停機，將對下游的用電設備造成不可預計的損失。

1 潤滑油泄漏現象及后果

在汽輪發電機空載負荷試驗過程中，當1#汽輪發電機組轉速達到6500 r/min 且穩定運行1 h 之后，發現1#汽輪發電機組汽輪機軸承后端、發電機前端軸承潤滑油泄漏的現象，且漏油現象較為嚴重，隨即停止試驗。在2#機組進行試驗過程中，當2#機組轉速達到6500 r/min 且穩定運行20 min 后，發現2#汽輪發電機組汽輪機軸承后端、發電機前端軸承潤滑油泄漏的現象，漏油現象與1#機組相比較為嚴重。

汽輪發電機正常運行時由主油泵供油，作用是潤滑軸承和減少軸承的摩擦損失，并且帶走因摩擦產生的熱量和轉子傳遞的熱量，起到保護汽輪發電機軸承和軸瓦的作用。汽輪發電機軸承潤滑油泄漏，不僅使軸承座回油槽經常積油，污染環境，而且當漏油滴到高壓缸及下部的高溫管道保溫層時，易發生冒煙冒火，對機組的安全運行構成威脅[1]。因此在發現潤滑油泄漏之后立即停止試驗，分析1#、2#汽輪發電機組漏油現象產生的原因，并且制定處理方案。

2 潤滑油泄漏原因

2.1 汽輪發電機軸承結構

汽輪機發電機組軸承采用的是可傾瓦軸承結構，圖1 是汽輪發電機組軸承的結構。潤滑油由進油管進入軸承體后，通過位于垂直和水平中心線的4 個油孔進入軸瓦內，然后從軸承兩端排出，通過擋油環上的小孔和擋油板上的通道返回軸承座內，再流回油箱。油封環和擋油板的作用是防止軸承兩端過量泄油，也防止蒸汽進入軸承內[2]。

圖1 汽輪發電機軸承的結構

針對汽輪發電機潤滑油泄漏位置的不同，從以下幾個方面來分析其泄漏的原因。

2.2 發電機前軸承漏油的原因

由于制造安裝工藝粗糙，軸封和油擋的間隙都無法達到設計值的理想狀態，造成汽輪發電機軸承油封油擋不密實，會造成結合面等部位漏油。

發電機軸承油擋采用固定齒片式油擋，用螺栓將上下半油擋固定在軸承箱體上，其油擋齒片內徑則與轉軸保持固定間隙，不會隨轉軸擺動及晃度變化而變換。啟停機過程中，當轉速過臨界轉速時，轉子振動幅度最大，使密封間隙變大，軸承內的潤滑油則很容易通過齒尖與軸承密封環間的縫隙往外泄漏[3]。由于油擋間隙過大和振動偏大，致使油擋齒極易產生摩擦，運行時軸承密封環與油擋之間間隙增大，使油擋在運行中實際上已失去密封作用，最終導致潤滑油外泄。發電機軸承油擋結構如圖2 所示。

圖2 發電機軸承油擋結構

2.3 汽輪機后軸承漏油的原因

由于汽輪機后端軸承處回油孔數量少，只有兩個回油孔，導致經過汽輪機后軸承的潤滑油回油量少，來不及回油，汽輪機后軸承端潤滑油量隨著運行的時間逐漸增多，積油排泄明顯不暢，潤滑油不能及時回到回油座中，就很容易沿著軸頸向外甩油，引起汽輪機后軸承潤滑油泄漏[4]。

汽輪機后軸承端油封擋板尺寸不足，導致油從油封下的孔進入油封，油位高了之后被高速旋轉的軸承從油封擋板處甩出，引起潤滑油泄漏。

2.4 汽輪機后軸承、發電機前軸承潤滑油泄漏的原因

由汽輪發電機組的潤滑油供油流程圖3 可以看出，汽輪機后軸承、發電機前軸承的潤滑油供油端為同一個供油端。如果汽輪發電機軸承進油端壓力過大，進入汽輪發電機組軸承中的油量會增多，會引起汽輪發電機組汽輪機軸承后端、發電機前端軸承潤滑油泄漏。

3 處理方法及結果

針對汽輪發電機組漏油的現象，根據出現現象分析出的不同原因，對汽輪機后軸承和發電機前軸承分別采用了不同的方法進行處理。

由上述中分析可知道發電機前軸承端漏油的主要原因是發電機軸承油擋間隙的問題，即油擋密封的問題。為了使發電機軸承油擋的密封更加緊密，最為有效而且直接的處理方法便是減小發電機油封環擋油環之間的配合間隙[5]。在原軸承油密封環的基礎上增加兩道密封，以此減小軸承密封環與擋油環的間隙。

汽輪機后軸承漏油的主要原因是擋油環回油量不足，因此在處理汽輪機后軸承端漏油的直接和有效方法就是增加汽輪機擋油環回油孔數量。在汽輪機擋油環原回油孔附近增加3 個同樣大小的回油孔，由原來的2 個回油孔增加至如今的5 個回油孔，以增加回油量，確保汽輪機擋油環回油孔數量增加之后能夠更暢通地使潤滑油回到汽輪機后軸承回油座中。針對油封擋板尺寸不足的問題，在處理過程中只需適當的調整油封擋板寬度即可，在油封擋板的下部加焊一層，使油封擋板與軸頸距離更小，使得油封擋板更寬。

圖3 汽輪發電機組潤滑油供油流程

針對系統潤滑油進油端壓力大的原因會導致汽輪機后端軸承、發電機前端軸承漏油的現象，調整機組進油壓力。汽輪發電機組潤滑油供油壓力由系統原設計的（0.25～0.30）MPa 調整為的（0.12～0.25）MPa。

經過以上的方法處理后，現在1#、2#汽輪發電機潤滑油已經完全不泄漏，并且經過試驗驗證，1#、2#汽輪發電機組的已可以正常運行。

4 結束語

針對1#、2#汽輪發電機組汽輪機軸承后端、發電機前端軸承潤滑油泄漏現象分析其泄漏的原因，針對泄漏的原因給出了不同的處理方法，解決了汽輪發電機的潤滑油泄漏，并且通過后期的驗證證明了處理方法的正確性。

雖然經過處理已經解決了汽輪發電機組潤滑油泄漏事件，但是此次事件也給我們敲響了警鐘，在以后汽輪發電機運行中，關于潤滑油的運行一定要從以下3 個方面重點關注：

（1）增加密封油濾網的清洗頻率及潤滑油的濾油次數，保證潤滑油的油質。

（2）運行一段時間后，需檢查軸瓦接觸面，必要時要對軸瓦進行鏟刮，以改善軸瓦的接觸面及潤滑油流動條件。

（3）潤滑油壓力已經調整，在運行中要控制潤滑油壓力在已經調整的（0.12～0.25）MPa 范圍內。