哈汽600 MW汽轮机轴瓦油封环改造

宗 华

(朝阳燕山湖发电有限公司，辽宁 朝阳 122000)

哈汽600 MW汽轮机轴瓦油封环改造

宗 华

(朝阳燕山湖发电有限公司，辽宁 朝阳 122000)

朝阳燕山湖发电有限公司2台600 MW机组分别于2011年12月、2012年3月相继投产发电，运行期间发生过1号机6、7瓦甩油故障，2号机B级检修时发现5瓦两侧浮动油环对口螺栓和防转销子断裂，电侧浮动油环上半部断裂等情况，给机组安全运行带来隐患。主要对以上情况进行原因及技术改造分析。

挡板;浮动油环;漏油;断裂;补偿式

1 设备概述

朝阳燕山湖发电有限公司汽轮机组为哈尔滨汽轮机厂生产的 CLNZK600-24.2/566/566型超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、直接空冷凝汽式汽轮机，设有高中压合缸和2个低压缸，中压缸带有2个排汽口，每个低压缸各带有2个排汽口。汽轮机通流部分由高、中、低压3部分组成，其高中压为双层缸，低压缸为3层双分流式，级数为40(1+9，6，2×2×6)级，汽轮机侧共有7个轴承，6个可倾瓦轴承和1个推力轴承，其结构紧凑，经济性好，具有较好的热负荷和变负荷适应性，2台机组分别于2011年12月、2012年3月相继投产发电运行。

2 故障分析

2.1 1号机6瓦外油挡甩油问题

1号机组投产运行后，6瓦一直存在甩油问题，并在启机过程中发生过2次火灾，经过2次检修处理，停机后主要对6瓦浮动油环配合间隙检查、轴承箱外油挡间隙测量、轴承箱回油情况检查、调整轴承箱负压等，但问题仍未得到彻底解决。为控制6瓦甩油，采取了加装防护置、加强巡检等措施，给机组运行带来安全隐患，增加检修维护难度。为解决6瓦甩油问题，2013年9月7日，在1号机C级检修期间，对6瓦浮动油环、轴承箱外油挡及轴承箱回油管再次进行检查，发现轴承箱挡油板上部有铜齿金属粉末，挡油板设计值:下部径向间隙0.12 mm，上部径向间隙0.88 mm，左右两侧径向间隙0.50 mm。但实际测量值:下部径向间隙0.22 mm，上部径向间隙1.05 mm，左右径向间隙合格。6瓦浮动油环径向间隙设计值为0.81～0.91 mm，调侧上下浮动油环径向间隙实际测量值为1.23 mm，左右径向间隙为1.0 mm，说明6瓦内、外挡油环均发生磨损。

汽轮机轴承箱原厂油封环采用传统方式的密封油挡。为固定铜齿片密封结构，主要目的是通过铜齿间隙密封作用达到防治汽轮机油外泄的效果。但由于汽轮机转子运行轨迹并非正圆，尤其在启停机过临界转速，机组振动增大时铜齿磨损，原来按安装标准调整的油挡间隙增大且无法弥补，这样在长期运行状态下，造成了润滑油外漏，轴瓦浮动油环磨损，导致轴瓦泄油量增大，也易造成轴瓦甩油。轴瓦甩油一方面增大了火灾隐患，另一方面汽封漏汽、环境灰尘吸入轴承箱，容易造成润滑油油质恶化，导致轴承润滑恶化、烧瓦等事故。

2.2 2号机5瓦浮动挡油环断裂问题

机组每次检修时，都按检修规程要求把浮动油环间隙调整到规定的范围内。但由于转子运行时中心轨迹近似椭圆形状，尤其当转子在运行过程中通过临界转速时，振幅最大，钨金浮动挡油环由于设计间隙值较小，运行过程中易造成温度过高导致钨金脱落，油挡调整不当必定与转子发生摩擦，造成轴面及浮动挡油环损坏严重，这样就很难保证检修规程要求的间隙。而间隙过大，也势必造成顶轴油严重外泄，导致顶轴油油压不够损伤轴瓦。

2号机运行期间轴瓦振动、瓦温等各项运行参数正常，设备运行未发现异常，按照检修计划，2号机于2013年10月5日进行B极检修工作。在汽轮机轴承解体阶段，发现5号轴承两侧浮动油环对口销子螺栓断裂见图1(a)，2号机4、5、6号轴瓦浮动油环上半部发现有局部摩擦过热熏黑情况见图1(b)。电侧上浮动油挡在止转销圆弧缺口处断裂见图1(c)，由于发现及时，对应轴颈未发生磨损。浮动油环过热熏黑断裂见图1(d)。

图1 2号机5瓦浮动挡油环断裂情况

传统汽轮机轴瓦密封油环设计为钨金密封环，金属材质密封，套装在外挡油板内，其缺点如下。

a. 传统浮动油挡安装属于自由垂落设计，上浮动油环顶部开有销槽，对应外挡油板上部装有D5 mm止转销，防止浮动油环在挡油板内旋转，检修安装间隙小时容易对转子造成损伤，浮动油环局部因摩擦过热而变形损坏，安装间隙过大时，浮动油环下落，导致止转销容易造成脱离销槽，磨损断裂，浮动油环变形而损坏;

b. 传统轴瓦浮动油挡设计为中分面倒搭销子螺栓固定连接，在运行中容易脱落，浮动油挡上下分离，甚至还出现上浮动油挡在止转圆弧缺口处断裂，进一步造成轴振加大，轴颈严重磨损情况;

c. 传统浮动油环密封环钨金容易脱落，使钢环对转子造成损伤。2号机5瓦浮动油环过热发黑现象，证明了浮动油环间隙调整不当，浮动油环不同心及浮动油环局部径向摩擦过热是导致轴瓦浮动油环熏黑、断裂的主要原因。

3 改进措施

目前，国内电厂针对机组轴承箱漏油及轴瓦浮动油挡损坏问题，已将原梳齿式密封改为浮动式密封和接触式密封，技术比较成熟，经可行性研究分析，选用CHP系列浮动式挡油环，新型CHP系列浮动式挡油环，突破了传统“固定式”或“金属浮动油封环”的概念，将原油挡改造成“非金属浮动油封环”，浮动油封环依然保留内、外环两部分，外环固定在原油挡位置，内环采用一种稳定性强、耐磨损、具有自润滑功能的材料加工而成，内环在外环内轴向、径向均有间隙，通过防磨弹簧的作用使内环圆心始终与轴同心，内环内表面与轴表面之间形成强劲油膜，对轴承两侧的油挡采用这种浮动式挡油环能够预防其铜齿和钨金磨轴的缺陷，提高了设备完好率，有效避免了润滑油外漏及浮动油环损坏，避免事故的发生和机组非停次数的增加。

CHP系列浮动式挡油环特点:

a. 结构简单，体积小，重量轻，安装、维修方便;

b. 内环采用新材料，耐高温;

c. 热稳定性强，高温下也能保持较好的间隙，保证密封油膜的形成;

d. 寿命长，不磨轴，有良好的自润滑性能;

e. 设计灵活，根据不同的轴径及周围环境，采用不同的设计方案;

f. 内环加上防磨弹簧，抵消内环重量，从而保证内环与轴之间的间隙。

建议目前对公司2台机组运行存在的缺陷，进行针对性技术改造，即在1号机4号轴承箱外侧挡油环采用CHP-JC系列触及式密封油挡，对2号机4、5、6号轴瓦内侧浮动油环采用CHP系列补偿式浮动油环形式密封油挡。后分别在2013年9月7日1号机C级检修中，对4号轴承箱两侧外挡油环实施了技术改造。在2013年10月5日2号机B级检修中，对汽轮机4、5、6号轴瓦浮动油环实施了技术改造，改造油挡的结构见图2。

图2 汽轮机改造油挡结构

4 改造效果

4.1 1号机6瓦改造效果

1号机C级检修中，分解4号轴承箱，由设备制造厂家现场测量外油挡尺寸，保证与原部件尺寸一致，并根据其尺寸进行加工、生产。密封采用CHP-JC触及式新型密封油环，密封环材质为一种耐高温、耐油且具有自润滑功能、热稳定性强、寿命长及不伤轴等优点的新型A材质，新型密封油环在浮动式密封油挡的原理上，将其密封结构进一步改进，将内挡的密封环改为缩颈式，缩颈密封环的后面加有可以自由浮动调整的弹簧片，该弹簧片有效保证了密封环间隙的补偿作用，使得密封环的间隙随时自由调整，始终保持在零间隙下运行，有效保证了密封效果，见图3。

图3 1号机6瓦外油挡技术改造情况

2013年10月3日，1号机组C级检修后并网发电，截止到目前1号机6、7号轴瓦漏油问题得到解决，达到了预期改造效果，消除了设备安全隐患。

4.2 2号机轴瓦浮动油环改造效果

2号机B级检修中，将4、5、6号轴承浮动油环更换为新型CHP系列浮动式密封油挡，新型浮动油环不改变原哈汽图纸设计图隙，只对密封材质及环体材质进行变更，密封环材质为一种耐高温、耐油及具有自润滑功能的新型A材质 (在石墨的基础上加适当的有色金属粉末制成)，具有耐高温(能达到400℃左右)、热稳定性强、可保持较好的间隙、可保证密封油膜的形成、不易变形、且寿命长、不伤轴等优点。环体为铸铝，重量轻，内环下半部加防磨弹簧，抵消内环重量，从而保证内环与轴之间的间隙为0.60～0.75 mm。密封油挡的内环设计为18.5 mm宽的双环密封面，其密封方式为面密封，整体不浮动迷宫混合式密封，在结构上属于“双保险”的密封结构，能够有效阻止润滑油外漏，见图4。

图4 2号机轴瓦浮动油环技术改造情况

2013年10月27日，2号机B级检修后并网发电，截止目前2号机轴瓦温度、轴瓦振动等运行指标正常，通过此次对汽轮机轴承浮动油环改造，成功解决了原轴瓦浮动轴环存在的缺陷隐患，确保机组长周期安全稳定运行。带负荷实测瓦振、瓦温值见表1。

表1 带600 MW负荷时轴瓦瓦振、瓦温实测值

5 结束语

CHP系列密封油挡突破传统概念，将油挡钨金内环改为非金属浮动式油封环，内环与轴之间依然保持一个较小的间隙，可有效起到密封作用，且结构简单、体积小、重量轻、安装、维修方便，设计灵活。经过2台机组运行评估后，能够满足机组安全、稳定运行要求。

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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 华 (1974—)，男，助理工程师，从事汽轮机本体检验与管理工作。

2013-11-15)