【摘 要】透平機(jī)的軸端煤氣泄漏和發(fā)電機(jī)的軸承油封泄漏為其實(shí)際運(yùn)作中常見(jiàn)故障之一，結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及密封形式，通過(guò)改進(jìn)完善，透平機(jī)軸端煤氣泄漏和發(fā)動(dòng)機(jī)軸承油封泄漏得到有效改善。

【關(guān)鍵詞】TRT透平機(jī)；碳環(huán)密封；軸承油擋；改進(jìn)

【Abstract】Bearing seal the shaft gas turbine generator leaks and leaks as one of its common faults actual operation， combined with the structural characteristics of the device and sealed form， through improved， the shaft gas turbine engine bearings and seals leaks leakage has been effectively improved.

【Key words】TRT turbine；Carbon ring seal；Bearing oil block；Improvements

0 前言

TRT 是高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置的簡(jiǎn)稱，是利用高爐煤氣壓力能及熱能，通過(guò)透平機(jī)膨脹做功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的回收裝置[1]。在正常運(yùn)行時(shí)，TRT機(jī)組能代替高爐減壓閥組，很好地調(diào)節(jié)、穩(wěn)定高爐壓力，對(duì)爐頂壓力控制靈敏，波動(dòng)幅度小，故對(duì)保證高爐的順利運(yùn)行及增產(chǎn)有良好的作用。

在實(shí)際運(yùn)行中，透平機(jī)的軸端煤氣泄漏和發(fā)電機(jī)的軸承油封泄漏為其故障的顯著表現(xiàn)之一。軸端煤氣泄漏和軸承油封泄漏浸泡發(fā)電機(jī)線圈不僅造成嚴(yán)重的環(huán)境污染及較大安全隱患，還影響TRT機(jī)組的效率和使用壽命。包鋼燃?xì)鈴S6套煤氣余壓透平發(fā)電機(jī)組上采用了梳齒密封和碳環(huán)密封技術(shù)，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行中的改進(jìn)和完善，現(xiàn)透平機(jī)軸端煤氣泄漏和發(fā)動(dòng)機(jī)軸承油封泄漏得到有效改善。

1 梳齒迷宮式密封在透平機(jī)軸端密封的應(yīng)用

梳齒密封是旋轉(zhuǎn)機(jī)械密封裝置最為常見(jiàn)的一種，由一組環(huán)狀的密封齒片組成，齒和軸之間形成一組節(jié)流間隙與膨脹空腔，通過(guò)節(jié)流膨脹產(chǎn)生壓力降和耗散能量來(lái)實(shí)現(xiàn)密封[2]。因其結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，加工制造方便，維護(hù)簡(jiǎn)便，以及長(zhǎng)期使用而具有的可靠性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于TRT透平機(jī)組軸端密封。

1.1 充氮梳齒迷宮式密封

為防止軸端高爐煤氣泄漏，簡(jiǎn)單的迷宮式密封不能有效地隔離煤氣，充氮式梳齒迷宮密封（如圖1）其原理是通入比透平機(jī)內(nèi)高爐煤氣壓力高0.02-0.03MPa的氮?dú)?，氮?dú)庀蛲钙絻?nèi)流入的部分，有效地阻止了高爐煤氣的外漏，因4#、6#TRT透平機(jī)前后支撐軸瓦在機(jī)殼外側(cè)，大量的氮?dú)饪芍苯酉驂毫Ω偷拇髿庵行孤?，造成無(wú)效泄漏。

圖1 充氮梳齒迷宮式密封

2 梳齒迷宮式加充氮碳環(huán)密封

梳齒密封由密封齒片之間形成節(jié)流間隙與膨脹空腔實(shí)現(xiàn)密封，其梳齒一般由0.3-0.5mm左右的不銹鋼片鑲嵌在轉(zhuǎn)子及密封體內(nèi)，在機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行及檢修中，存在梳齒磨損、倒伏等現(xiàn)象，致使梳齒的配合間隙不合理，機(jī)組軸端煤氣泄漏加大的問(wèn)題。梳齒迷宮式加充氮碳環(huán)密封（如圖2）是通過(guò)轉(zhuǎn)子上鑲嵌的梳齒與碳環(huán)相配合形成節(jié)流間隙與膨脹空腔，碳環(huán)的使用避免了機(jī)械振動(dòng)引發(fā)的梳齒磨軸問(wèn)題，有效降低了梳齒的磨損，延長(zhǎng)了梳齒的使用周期。

圖2 梳齒迷宮式加充氮碳環(huán)密封

3 碳環(huán)密封在透平機(jī)軸端及發(fā)電機(jī)軸瓦密封油檔的應(yīng)用及改進(jìn)

碳環(huán)密封屬于浮動(dòng)環(huán)密封，依靠密封碳環(huán)與轉(zhuǎn)子形成密封，是一種密封性能優(yōu)異的高效密封技術(shù)。碳環(huán)密封的密封碳環(huán)以石墨基為主，浸漬樹(shù)脂、金屬等材料以增強(qiáng)密封碳環(huán)的強(qiáng)度、韌性、耐磨性和溫度適用性。碳環(huán)密封的結(jié)構(gòu)形式多樣，其結(jié)構(gòu)包括環(huán)形密封腔體和環(huán)形碳環(huán)，密封腔體內(nèi)有環(huán)形槽，槽內(nèi)裝有環(huán)形石墨密封環(huán)。

3.1 充氮式碳環(huán)密封

因充氮式梳齒迷宮密封不能有效封堵煤氣泄漏，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在透平機(jī)前后支撐軸瓦外側(cè)安裝充氮式碳環(huán)密封裝置（如圖3）。通過(guò)碳環(huán)后部的彈簧將分瓣的碳環(huán)箍緊成整圈，彈簧可以使密封碳環(huán)具有徑向收縮功能，隨著密封碳環(huán)的磨損，在彈簧的預(yù)緊力作用下減小碳環(huán)與轉(zhuǎn)子的密封間隙，實(shí)現(xiàn)了密封間隙的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

圖3 充氮式碳環(huán)密封

3.2 碳環(huán)密封油檔

TRT發(fā)電機(jī)前后軸瓦油封一般采用浮動(dòng)式油檔，隨著油檔運(yùn)行的磨損，常出現(xiàn)密封油滲漏現(xiàn)象。目前多數(shù)發(fā)電機(jī)組前后軸瓦油封采用復(fù)合高分子聚四氟乙烯浮動(dòng)式油檔與梳齒密封相配合，在實(shí)際運(yùn)行中，常出現(xiàn)潤(rùn)滑油向軸瓦端蓋泄漏現(xiàn)象，使軸瓦周邊地面及設(shè)備表面油漬污染，清掃繁瑣且困難。

2012年由于包鋼燃?xì)鈴S1#TRT機(jī)組潤(rùn)滑油排污風(fēng)機(jī)故障，潤(rùn)滑油回油不暢，發(fā)電機(jī)軸瓦潤(rùn)滑油泄漏量增加，部分泄漏潤(rùn)滑油滲入至發(fā)電機(jī)機(jī)殼內(nèi)。有幸點(diǎn)巡檢發(fā)現(xiàn)及時(shí)，打開(kāi)發(fā)電機(jī)邊蓋檢查發(fā)現(xiàn)線圈上有微量的潤(rùn)滑油，避免了抽發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子及清理機(jī)殼的檢修時(shí)間。一旦泄漏油浸泡線圈導(dǎo)致電機(jī)燒毀，其維修周期長(zhǎng)，直接經(jīng)濟(jì)損失就將高達(dá)百萬(wàn)元。在之后的檢修中，將復(fù)合高分子聚四氟乙烯油檔改為碳環(huán)密封油檔，其結(jié)構(gòu)與充氮式碳環(huán)密封基本相同，不同之處在于沒(méi)有密封氮?dú)饨涌冢ㄈ鐖D4）。經(jīng)安裝使用至現(xiàn)在，運(yùn)行狀態(tài)良好，未出現(xiàn)密封油泄漏的現(xiàn)象，密封碳環(huán)也未進(jìn)行更換。

圖4 碳環(huán)密封油檔

3.3 充氮式碳環(huán)密封及碳環(huán)密封油檔的改進(jìn)

透平機(jī)組最早采用碳環(huán)密封及密封油擋為“2瓣直口”式結(jié)構(gòu)，隨著機(jī)組的運(yùn)行，轉(zhuǎn)子與密封碳環(huán)不斷的碰磨，使密封間隙不斷增大，煤氣及潤(rùn)滑油泄漏量逐步加大。為改進(jìn)備件使用狀態(tài)，配合廠家技術(shù)人員檢查后發(fā)現(xiàn)碳環(huán)斷面切口為直口形式使得上瓣碳環(huán)在開(kāi)口處卡滯，無(wú)法徑向縮小補(bǔ)償磨損而不斷增大的間隙。通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用的改進(jìn)和完善，由原來(lái)的“2瓣直口”形式改進(jìn)為“4瓣Z字”形式（如圖5），瓣數(shù)的增加有效的加大了密封間隙的調(diào)節(jié)量，“Z字”形式結(jié)合面的改進(jìn)使得碳環(huán)可以徑向自由收縮，改善了因碳環(huán)磨損密封間隙變大導(dǎo)致的失效，大大提高了碳環(huán)的使用周期。

（a）2瓣直口形 （b）4瓣Z字形

圖5

4 結(jié)束語(yǔ)

透平機(jī)的軸端密封和軸承油封泄漏為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行常見(jiàn)故障，通過(guò)包鋼TRT機(jī)組碳環(huán)密封的實(shí)際應(yīng)用、改進(jìn)及完善，發(fā)現(xiàn)碳環(huán)密封技術(shù)在處理軸端密封和軸承油封滲漏現(xiàn)象有很好的效果，因此可以考慮在其它未采用碳環(huán)密封及碳環(huán)密封油檔的設(shè)備上應(yīng)用。并加強(qiáng)碳環(huán)材質(zhì)選型、碳環(huán)與環(huán)形槽的配合間隙及裝配精度等問(wèn)題上的研究。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉希琳.TRT裝置高爐爐頂壓力控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].杭州：浙江大學(xué)，2008.

[2]任曉善.化工機(jī)械維修手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[責(zé)任編輯：曹明明]