宗 華

(朝陽燕山湖發(fā)電有限公司，遼寧 朝陽 122000)

哈汽600 MW汽輪機(jī)軸瓦油封環(huán)改造

宗 華

(朝陽燕山湖發(fā)電有限公司，遼寧 朝陽 122000)

朝陽燕山湖發(fā)電有限公司2臺600 MW機(jī)組分別于2011年12月、2012年3月相繼投產(chǎn)發(fā)電，運(yùn)行期間發(fā)生過1號機(jī)6、7瓦甩油故障，2號機(jī)B級檢修時發(fā)現(xiàn)5瓦兩側(cè)浮動油環(huán)對口螺栓和防轉(zhuǎn)銷子斷裂，電側(cè)浮動油環(huán)上半部斷裂等情況，給機(jī)組安全運(yùn)行帶來隱患。主要對以上情況進(jìn)行原因及技術(shù)改造分析。

擋板;浮動油環(huán);漏油;斷裂;補(bǔ)償式

1 設(shè)備概述

朝陽燕山湖發(fā)電有限公司汽輪機(jī)組為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的 CLNZK600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)，設(shè)有高中壓合缸和2個低壓缸，中壓缸帶有2個排汽口，每個低壓缸各帶有2個排汽口。汽輪機(jī)通流部分由高、中、低壓3部分組成，其高中壓為雙層缸，低壓缸為3層雙分流式，級數(shù)為40(1+9，6，2×2×6)級，汽輪機(jī)側(cè)共有7個軸承，6個可傾瓦軸承和1個推力軸承，其結(jié)構(gòu)緊湊，經(jīng)濟(jì)性好，具有較好的熱負(fù)荷和變負(fù)荷適應(yīng)性，2臺機(jī)組分別于2011年12月、2012年3月相繼投產(chǎn)發(fā)電運(yùn)行。

2 故障分析

2.1 1號機(jī)6瓦外油擋甩油問題

1號機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行后，6瓦一直存在甩油問題，并在啟機(jī)過程中發(fā)生過2次火災(zāi)，經(jīng)過2次檢修處理，停機(jī)后主要對6瓦浮動油環(huán)配合間隙檢查、軸承箱外油擋間隙測量、軸承箱回油情況檢查、調(diào)整軸承箱負(fù)壓等，但問題仍未得到徹底解決。為控制6瓦甩油，采取了加裝防護(hù)置、加強(qiáng)巡檢等措施，給機(jī)組運(yùn)行帶來安全隱患，增加檢修維護(hù)難度。為解決6瓦甩油問題，2013年9月7日，在1號機(jī)C級檢修期間，對6瓦浮動油環(huán)、軸承箱外油擋及軸承箱回油管再次進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)軸承箱擋油板上部有銅齒金屬粉末，擋油板設(shè)計(jì)值:下部徑向間隙0.12 mm，上部徑向間隙0.88 mm，左右兩側(cè)徑向間隙0.50 mm。但實(shí)際測量值:下部徑向間隙0.22 mm，上部徑向間隙1.05 mm，左右徑向間隙合格。6瓦浮動油環(huán)徑向間隙設(shè)計(jì)值為0.81～0.91 mm，調(diào)側(cè)上下浮動油環(huán)徑向間隙實(shí)際測量值為1.23 mm，左右徑向間隙為1.0 mm，說明6瓦內(nèi)、外擋油環(huán)均發(fā)生磨損。

汽輪機(jī)軸承箱原廠油封環(huán)采用傳統(tǒng)方式的密封油擋。為固定銅齒片密封結(jié)構(gòu)，主要目的是通過銅齒間隙密封作用達(dá)到防治汽輪機(jī)油外泄的效果。但由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行軌跡并非正圓，尤其在啟停機(jī)過臨界轉(zhuǎn)速，機(jī)組振動增大時銅齒磨損，原來按安裝標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整的油擋間隙增大且無法彌補(bǔ)，這樣在長期運(yùn)行狀態(tài)下，造成了潤滑油外漏，軸瓦浮動油環(huán)磨損，導(dǎo)致軸瓦泄油量增大，也易造成軸瓦甩油。軸瓦甩油一方面增大了火災(zāi)隱患，另一方面汽封漏汽、環(huán)境灰塵吸入軸承箱，容易造成潤滑油油質(zhì)惡化，導(dǎo)致軸承潤滑惡化、燒瓦等事故。

2.2 2號機(jī)5瓦浮動擋油環(huán)斷裂問題

機(jī)組每次檢修時，都按檢修規(guī)程要求把浮動油環(huán)間隙調(diào)整到規(guī)定的范圍內(nèi)。但由于轉(zhuǎn)子運(yùn)行時中心軌跡近似橢圓形狀，尤其當(dāng)轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過程中通過臨界轉(zhuǎn)速時，振幅最大，鎢金浮動擋油環(huán)由于設(shè)計(jì)間隙值較小，運(yùn)行過程中易造成溫度過高導(dǎo)致鎢金脫落，油擋調(diào)整不當(dāng)必定與轉(zhuǎn)子發(fā)生摩擦，造成軸面及浮動擋油環(huán)損壞嚴(yán)重，這樣就很難保證檢修規(guī)程要求的間隙。而間隙過大，也勢必造成頂軸油嚴(yán)重外泄，導(dǎo)致頂軸油油壓不夠損傷軸瓦。

2號機(jī)運(yùn)行期間軸瓦振動、瓦溫等各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)正常，設(shè)備運(yùn)行未發(fā)現(xiàn)異常，按照檢修計(jì)劃，2號機(jī)于2013年10月5日進(jìn)行B極檢修工作。在汽輪機(jī)軸承解體階段，發(fā)現(xiàn)5號軸承兩側(cè)浮動油環(huán)對口銷子螺栓斷裂見圖1(a)，2號機(jī)4、5、6號軸瓦浮動油環(huán)上半部發(fā)現(xiàn)有局部摩擦過熱熏黑情況見圖1(b)。電側(cè)上浮動油擋在止轉(zhuǎn)銷圓弧缺口處斷裂見圖1(c)，由于發(fā)現(xiàn)及時，對應(yīng)軸頸未發(fā)生磨損。浮動油環(huán)過熱熏黑斷裂見圖1(d)。

圖1 2號機(jī)5瓦浮動擋油環(huán)斷裂情況

傳統(tǒng)汽輪機(jī)軸瓦密封油環(huán)設(shè)計(jì)為鎢金密封環(huán)，金屬材質(zhì)密封，套裝在外擋油板內(nèi)，其缺點(diǎn)如下。

a. 傳統(tǒng)浮動油擋安裝屬于自由垂落設(shè)計(jì)，上浮動油環(huán)頂部開有銷槽，對應(yīng)外擋油板上部裝有D5 mm止轉(zhuǎn)銷，防止浮動油環(huán)在擋油板內(nèi)旋轉(zhuǎn)，檢修安裝間隙小時容易對轉(zhuǎn)子造成損傷，浮動油環(huán)局部因摩擦過熱而變形損壞，安裝間隙過大時，浮動油環(huán)下落，導(dǎo)致止轉(zhuǎn)銷容易造成脫離銷槽，磨損斷裂，浮動油環(huán)變形而損壞;

b. 傳統(tǒng)軸瓦浮動油擋設(shè)計(jì)為中分面倒搭銷子螺栓固定連接，在運(yùn)行中容易脫落，浮動油擋上下分離，甚至還出現(xiàn)上浮動油擋在止轉(zhuǎn)圓弧缺口處斷裂，進(jìn)一步造成軸振加大，軸頸嚴(yán)重磨損情況;

c. 傳統(tǒng)浮動油環(huán)密封環(huán)鎢金容易脫落，使鋼環(huán)對轉(zhuǎn)子造成損傷。2號機(jī)5瓦浮動油環(huán)過熱發(fā)黑現(xiàn)象，證明了浮動油環(huán)間隙調(diào)整不當(dāng)，浮動油環(huán)不同心及浮動油環(huán)局部徑向摩擦過熱是導(dǎo)致軸瓦浮動油環(huán)熏黑、斷裂的主要原因。

3 改進(jìn)措施

目前，國內(nèi)電廠針對機(jī)組軸承箱漏油及軸瓦浮動油擋損壞問題，已將原梳齒式密封改為浮動式密封和接觸式密封，技術(shù)比較成熟，經(jīng)可行性研究分析，選用CHP系列浮動式擋油環(huán)，新型CHP系列浮動式擋油環(huán)，突破了傳統(tǒng)“固定式”或“金屬浮動油封環(huán)”的概念，將原油擋改造成“非金屬浮動油封環(huán)”，浮動油封環(huán)依然保留內(nèi)、外環(huán)兩部分，外環(huán)固定在原油擋位置，內(nèi)環(huán)采用一種穩(wěn)定性強(qiáng)、耐磨損、具有自潤滑功能的材料加工而成，內(nèi)環(huán)在外環(huán)內(nèi)軸向、徑向均有間隙，通過防磨彈簧的作用使內(nèi)環(huán)圓心始終與軸同心，內(nèi)環(huán)內(nèi)表面與軸表面之間形成強(qiáng)勁油膜，對軸承兩側(cè)的油擋采用這種浮動式擋油環(huán)能夠預(yù)防其銅齒和鎢金磨軸的缺陷，提高了設(shè)備完好率，有效避免了潤滑油外漏及浮動油環(huán)損壞，避免事故的發(fā)生和機(jī)組非停次數(shù)的增加。

CHP系列浮動式擋油環(huán)特點(diǎn):

a. 結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，安裝、維修方便;

b. 內(nèi)環(huán)采用新材料，耐高溫;

c. 熱穩(wěn)定性強(qiáng)，高溫下也能保持較好的間隙，保證密封油膜的形成;

d. 壽命長，不磨軸，有良好的自潤滑性能;

e. 設(shè)計(jì)靈活，根據(jù)不同的軸徑及周圍環(huán)境，采用不同的設(shè)計(jì)方案;

f. 內(nèi)環(huán)加上防磨彈簧，抵消內(nèi)環(huán)重量，從而保證內(nèi)環(huán)與軸之間的間隙。

建議目前對公司2臺機(jī)組運(yùn)行存在的缺陷，進(jìn)行針對性技術(shù)改造，即在1號機(jī)4號軸承箱外側(cè)擋油環(huán)采用CHP-JC系列觸及式密封油擋，對2號機(jī)4、5、6號軸瓦內(nèi)側(cè)浮動油環(huán)采用CHP系列補(bǔ)償式浮動油環(huán)形式密封油擋。后分別在2013年9月7日1號機(jī)C級檢修中，對4號軸承箱兩側(cè)外擋油環(huán)實(shí)施了技術(shù)改造。在2013年10月5日2號機(jī)B級檢修中，對汽輪機(jī)4、5、6號軸瓦浮動油環(huán)實(shí)施了技術(shù)改造，改造油擋的結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 汽輪機(jī)改造油擋結(jié)構(gòu)

4 改造效果

4.1 1號機(jī)6瓦改造效果

1號機(jī)C級檢修中，分解4號軸承箱，由設(shè)備制造廠家現(xiàn)場測量外油擋尺寸，保證與原部件尺寸一致，并根據(jù)其尺寸進(jìn)行加工、生產(chǎn)。密封采用CHP-JC觸及式新型密封油環(huán)，密封環(huán)材質(zhì)為一種耐高溫、耐油且具有自潤滑功能、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、壽命長及不傷軸等優(yōu)點(diǎn)的新型A材質(zhì)，新型密封油環(huán)在浮動式密封油擋的原理上，將其密封結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改進(jìn)，將內(nèi)擋的密封環(huán)改為縮頸式，縮頸密封環(huán)的后面加有可以自由浮動調(diào)整的彈簧片，該彈簧片有效保證了密封環(huán)間隙的補(bǔ)償作用，使得密封環(huán)的間隙隨時自由調(diào)整，始終保持在零間隙下運(yùn)行，有效保證了密封效果，見圖3。

圖3 1號機(jī)6瓦外油擋技術(shù)改造情況

2013年10月3日，1號機(jī)組C級檢修后并網(wǎng)發(fā)電，截止到目前1號機(jī)6、7號軸瓦漏油問題得到解決，達(dá)到了預(yù)期改造效果，消除了設(shè)備安全隱患。

4.2 2號機(jī)軸瓦浮動油環(huán)改造效果

2號機(jī)B級檢修中，將4、5、6號軸承浮動油環(huán)更換為新型CHP系列浮動式密封油擋，新型浮動油環(huán)不改變原哈汽圖紙?jiān)O(shè)計(jì)圖隙，只對密封材質(zhì)及環(huán)體材質(zhì)進(jìn)行變更，密封環(huán)材質(zhì)為一種耐高溫、耐油及具有自潤滑功能的新型A材質(zhì) (在石墨的基礎(chǔ)上加適當(dāng)?shù)挠猩饘俜勰┲瞥?，具有耐高溫(能達(dá)到400℃左右)、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、可保持較好的間隙、可保證密封油膜的形成、不易變形、且壽命長、不傷軸等優(yōu)點(diǎn)。環(huán)體為鑄鋁，重量輕，內(nèi)環(huán)下半部加防磨彈簧，抵消內(nèi)環(huán)重量，從而保證內(nèi)環(huán)與軸之間的間隙為0.60～0.75 mm。密封油擋的內(nèi)環(huán)設(shè)計(jì)為18.5 mm寬的雙環(huán)密封面，其密封方式為面密封，整體不浮動迷宮混合式密封，在結(jié)構(gòu)上屬于“雙保險”的密封結(jié)構(gòu)，能夠有效阻止?jié)櫥屯饴?，見圖4。

圖4 2號機(jī)軸瓦浮動油環(huán)技術(shù)改造情況

2013年10月27日，2號機(jī)B級檢修后并網(wǎng)發(fā)電，截止目前2號機(jī)軸瓦溫度、軸瓦振動等運(yùn)行指標(biāo)正常，通過此次對汽輪機(jī)軸承浮動油環(huán)改造，成功解決了原軸瓦浮動軸環(huán)存在的缺陷隱患，確保機(jī)組長周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。帶負(fù)荷實(shí)測瓦振、瓦溫值見表1。

表1 帶600 MW負(fù)荷時軸瓦瓦振、瓦溫實(shí)測值

5 結(jié)束語

CHP系列密封油擋突破傳統(tǒng)概念，將油擋鎢金內(nèi)環(huán)改為非金屬浮動式油封環(huán)，內(nèi)環(huán)與軸之間依然保持一個較小的間隙，可有效起到密封作用，且結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、安裝、維修方便，設(shè)計(jì)靈活。經(jīng)過2臺機(jī)組運(yùn)行評估后，能夠滿足機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行要求。

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Harbin 600 MW Steam Turbine Bearing Oil Seal Ring Transformation

ZONG Hua
(Chaoyang Yanshanhu Power Co.，Ltd.，Chaoyang，Liaoning 122000，China)

Two 600 MW new units in Chaoyang Yanshanhu Power Company Limited made by Harbin steam turbine factory，putting into operation respectively in December 2011，March 2012.During operation period，No.6 and No.7 tiles dumped oil for No.1 Unit，and during B-class maintenance for No.2 Unit，the counterpart bolts for both sides of the floating oil ring and the anti-rotation pin sub，and the upper half of electric floating oil ring are found fractured in No.5 tile.All of which would bring hidden danger to the safe operation，so concerning technical improvement of comprehensive analysis is made.

Oil baffle plate;Floating oil ring;Oil spill;Fracture;Compensation1

TM311

A

1004-7913(2014)03-0038-03

宗 華 (1974—)，男，助理工程師，從事汽輪機(jī)本體檢驗(yàn)與管理工作。

2013-11-15)