劉 桂

(安徽晉煤中能化工股份有限公司，安徽阜陽 236400)

安徽晉煤中能化工股份有限公司聯(lián)合車間2#氨壓縮機為離心式壓縮機，采用汽輪機驅動，配套汽輪機為青島捷能汽輪機集團股份有限公司制造的N3.7-8.9型汽輪機。該汽輪機額定功率為3 642 kW，額定轉速為10 300 r/min，最高轉速為10 815 r/min，一階臨界轉速為4 280 r/min，二階臨界轉速為16 443 r/min，額定進汽壓力為8.9 MPa，額定進汽溫度為525 ℃，定排汽壓力為0.01 MPa，額定工況進汽質量流量為14.1 t/h，額定工況汽耗率為3.872 kg/(kW·h)。

該壓縮機機組2020年5月投入生產運行，生產負荷低，故驅動汽輪機實際工況中進汽質量流量為11.5 t/h、運行轉速為9 700 r/min即可滿足生產要求。由于工況良好，該壓縮機投產以來一直運行較穩(wěn)定，但驅動汽輪機近期發(fā)生了軸封漏汽、轉速達不到負荷要求等故障。

1 原因分析

經揭缸檢查，兩軸端汽封均無明顯缺陷，測量汽封環(huán)與軸的配合間隙在0.17～0.28 mm，符合技術要求。該汽輪機軸封采用梳齒密封環(huán)，密封環(huán)材質為ZAlSi12。前汽封一段漏汽接回到汽缸。前汽封二段漏汽與后汽封的一段相連，并與汽封調節(jié)閥相連，使溢出的蒸汽用作后汽封密封氣，溢出量不夠時可用輔助汽源直接調節(jié)，使其壓力略高于大氣壓力，以免空氣由后汽封漏入汽輪機，同時也可避免蒸汽由前汽封大量外漏。通過汽封管路調節(jié)閥使汽封管路內蒸汽的壓力維持在 0.103～0.13 MPa(絕)。前汽封最外擋漏汽與后汽封的二段漏汽都接軸封冷卻器，可以加熱凝結水。配備有軸封冷卻器用于回收軸封漏汽，防止軸封漏汽進入軸承座內，軸封冷卻器內壓力由機械泵維持在0.097～0.099 MPa(絕)。

在密封氣源壓力控制符合工藝標準、密封環(huán)無缺陷，且配合間隙不超限的情況下，軸端密封環(huán)仍泄漏。維修人員在清理汽缸上下缸體密封面時發(fā)現(xiàn)密封面有漏痕，而日常巡檢并未見缸體密封面有外漏現(xiàn)象，運行中汽輪機直排疏水總管出口集液槽也未發(fā)現(xiàn)有泄漏蒸汽。倒查缸體密封面疏水管，發(fā)現(xiàn)疏水管在安裝配管時未引入直排疏水總管，而是經軸封疏水管引入了疏水膨脹箱管路。正確的疏水管配管路線見圖1。

圖1 缸體疏水、軸封疏水管路

缸體密封面疏水應經直排疏水總管至集液槽，軸封疏水進入疏水膨脹箱。

2 處理措施

軸封處漏汽并非汽缸內的高壓蒸汽外漏，也不是汽封蒸汽泄漏，而是缸體密封面泄漏的蒸汽經疏水管倒流進入軸封室，壓力高于汽封蒸汽，從軸封處外漏。運行初期未發(fā)生漏汽是因為前期汽缸密封面并未泄漏，后期密封面局部失效，泄漏的蒸汽經錯配至軸封疏水管線倒流并外漏。找出漏汽原因后，一方面對汽缸上下缸體密封面進行研磨修復，另一方面將密封面疏水管改配回直排疏水總管。經上述處理后，軸封漏汽得到解決。

2020年9月底，該機組在正常運轉過程中，進汽質量流量突然大幅度降低，由11.5 t/h降至4.6 t/h，轉速由9 700 r/min降至7 000 r/min左右。流量下降后，檢查控制調節(jié)汽閥的油動機，處于全開位置，因此排除了油動機開度不夠導致進汽量減小的可能；檢查油動機上方連桿備帽，不存在松動現(xiàn)象，排除了因連桿松動變長導致油動機開度不準確的可能。調節(jié)汽閥和油動機結構見圖2。

圖2 調節(jié)汽閥和油動機結構

為了保持生產的連續(xù)和穩(wěn)定性，只能通過手動縮短油動機連桿行程的方法提高進汽量，待整個生產系統(tǒng)做好停車準備后再停機全面檢查。通過油動機連桿行程的縮短，進汽質量流量最大只能增加到10.6 t/h，轉速勉強保持在9 000 r/min左右，但波動量較大，可斷定是油動機故障或調節(jié)汽閥內部發(fā)生了故障。

該汽輪機蒸汽調節(jié)機構為調節(jié)汽閥及連桿形式，即群閥提板式結構(見圖3)，型線閥碟，裝于前汽缸上部，屬噴嘴調節(jié)。負荷變動時，各閥碟按一定順序開啟。閥碟行程在出廠時已調整完畢。汽輪機進汽量的調節(jié)，是通過改變調節(jié)汽閥的開度實現(xiàn)的[1]。根據(jù)壓縮機負荷的需要，調節(jié)油動機帶動配汽機構，改變橫梁的位置，裝在橫梁上的閥碟按配汽升程曲線順序開啟和關閉，從而改變汽輪機進汽量，以滿足負荷的要求[2]。

在穩(wěn)定狀態(tài)下，錯油門滑閥處于中間位置，油動機則穩(wěn)定在某一位置上。當需要升負荷時，數(shù)字調節(jié)器輸出電信號相應增大，電液轉換器輸出壓力信號升高，將使錯油門滑閥上移，油動機活塞下移，調節(jié)汽閥開大，進汽量增加；隨著油動機活塞逐漸下移，經過機械反饋，錯油門滑閥也逐漸下移，直至錯油門滑閥回到平衡位置，油動機活塞又處于穩(wěn)定位置[3](見圖4、圖5)。油動機、調節(jié)汽閥將正好到達熱力過程所要求位置，調節(jié)過程完成。減負荷時動作過程相反。如果實際負荷與設定負荷有偏差，負荷反饋信號傳回給數(shù)字調節(jié)器，數(shù)字調節(jié)器根據(jù)偏差繼續(xù)調整[4]。

圖3 調節(jié)汽閥內部機構圖

全系統(tǒng)停車后，關閉該機組主蒸汽隔離閥停機。檢查油動機“零位”，對調節(jié)汽閥重新進行全行程拉閥試驗，通過調節(jié)錯油門，將油動機“零位”恢復至出廠設定值。全行程拉閥試驗3次，油動機開度、油壓、行程均與出廠值一致。因拆解調節(jié)汽閥需要較長的降溫時間，所以先不檢查調節(jié)汽閥內部。檢查恢復油動機零位后，機組即做開車準備，開車沖轉后提速至7 000 r/min左右后進汽量不能增加，無法達到負荷要求轉速。至此可斷定，調節(jié)汽閥內部發(fā)生故障。隨即停機，拆檢調節(jié)汽閥。機組停車后，待調節(jié)閥室溫度自然降溫至80 ℃以下開始拆解調節(jié)汽閥(見圖6)。由圖6可以看出：調節(jié)汽閥的1#閥碟斷裂，已從上部橫梁上脫開。

圖4 調節(jié)系統(tǒng)原理圖1

圖5 調節(jié)系統(tǒng)原理圖2

斷裂閥碟的材質為20Cr11Mo1VTiB-5+7，該材料耐580 ℃高溫。檢查2#閥碟無松動、探傷無缺陷，測量2#閥碟與橫梁之間的活動余量為8.45 mm，符合(8.48±0.1) mm的技術要求，故不對2#閥碟進行處理。1#閥碟備件裝配時，與橫梁的活動余量控制在(3.5±0.1) mm。將橫梁裝入調節(jié)汽閥閥室后，保持橫梁水平，在閥碟和閥座相研磨后，調整閥碟平臺高度，使所有閥碟在全關位置離橫梁底面2 mm，取出橫梁緊固螺母和1#閥碟后進行榫卯并點焊，以防后期閥碟松動，之后再完成回裝?；匮b完畢后，再按要求對調節(jié)汽閥進行全行程拉閥試驗，將油動機“零位”恢復至出廠設定值。

圖6 斷裂的1#閥碟實物圖

3 處理效果

檢修完畢后，各輔機系統(tǒng)投入運行，水系統(tǒng)、油系統(tǒng)、真空系統(tǒng)具備開車條件，開始暖管、暖機。使管內壓力維持在0.2～0.3 MPa，進汽溫度應比進汽壓力下的飽和溫度高30 K以上，升溫速度為5～10 K/min，升壓速度為0.10～0.15 MPa/min。暖機合格后按規(guī)程逐步打開調節(jié)閥沖轉開車，轉速穩(wěn)定提升至9 700 r/min，波動可控制在±30 r/min范圍內，進汽質量流量可控制在11.6 t/h以上。

4 結語

該機組經檢修后，運轉平穩(wěn)，能滿足生產負荷要求并進行調整，調節(jié)汽閥行程無卡澀，已累計運行5 000 h以上。大型工業(yè)驅動汽輪機的檢修維護要建立在熟悉其結構和原理的基礎上，檢維修過程一定要嚴格執(zhí)行技術標準，做到科學文明檢修，才能保證檢修質量。