國產200MW汽輪機組軸承箱冒油煙的分析與對策
2011-08-11
大同第二發(fā)電廠?。憽?，李躍東）
文 摘：國產200 MW汽輪機原設計的油系統中有排煙不暢的缺陷。據統計，已運行的200 MW汽輪機組事故中，軸承箱油擋冒油煙及漏油所造成的事故占汽輪機總事故的1/3左右。針對這一問題，大同第二發(fā)電廠利用大小修機會對主機油煙系統和軸承室油擋進行了改進，并且對軸封套中分面、汽缸結合面進行修刮。不但解決了軸承箱油擋冒油煙、漏油問題，還解決了油中進水，油質乳化等問題，具有推廣價值。
關鍵詞：國產200 MW汽輪機組；軸承箱；冒煙；漏油
大同第二發(fā)電廠1～6號汽輪發(fā)電機組為東方集團公司生產的系列產品。1號汽輪機為D05型，2號～6號汽輪機為D09型，均為東方汽輪機廠早期生產的設備，自1984年底臺機組投產以來，各機組至少運行7萬h。由于存在油系統排油煙不暢、高中壓缸處軸端漏汽等問題，運行中1號、2號軸承室處冒油煙嚴重，甚至漏出的油煙滲漏到高溫管道上引起著火，同時3號～7號瓦漏出的油煙匯集后，沿凝汽器端壁和發(fā)電機端蓋流至零米地面，造成積油。針對這一狀況，我們在1996年至1997年的各機組大小修中，相應采取了一些改進措施，取得了較好的效果。
1 油煙系統改進
1.1 原因分析
各機組的主軸承室結構基本一致，有3種型式：1號軸承室由主軸承(含支座)分為2個小油室；2號～5號軸承室由主軸承(含支座)和轉子聯軸器(含聯軸器油擋)分為3個小油室；6號、7號軸承前后連通，為1個油室。潤滑油經過注油器加壓、轉子加熱和摩擦發(fā)熱等環(huán)節(jié)后，從主軸承與轉子的間隙中噴出，進入主軸承前后油室中。大部分潤滑油受空間限制落在軸承室下部后從回油管道返回主油箱，被轉子甩起的微小油滴和潤滑油釋放出的大量油煙(其中含一定的水蒸氣)在高速旋轉的轉子帶動下，在軸承室內擴散、升壓，充滿了整個軸承室。由于主機油煙系統設計和安裝方面存在的問題，軸承室內油滴、煙氣不能及時排出，壓力升高后從油擋間隙中漏出，聚集在油擋外造成油擋漏油，同時油擋間隙偏大和油擋回油孔回油不暢，加重了軸承室油擋漏油問題。
(1) 1號油煙系統(見圖1)裝有2臺抽油煙風機(1號、2號)，設計為1臺工作，1臺備用。由于1號油煙系統控制范圍大，1臺抽油煙風機滿足不了軸承室建立-100～-200 Pa壓力的要求。
關鍵詞：國產200 MW汽輪機組；軸承箱；冒煙；漏油
大同第二發(fā)電廠1～6號汽輪發(fā)電機組為東方集團公司生產的系列產品。1號汽輪機為D05型，2號～6號汽輪機為D09型，均為東方汽輪機廠早期生產的設備，自1984年底臺機組投產以來，各機組至少運行7萬h。由于存在油系統排油煙不暢、高中壓缸處軸端漏汽等問題，運行中1號、2號軸承室處冒油煙嚴重，甚至漏出的油煙滲漏到高溫管道上引起著火，同時3號～7號瓦漏出的油煙匯集后，沿凝汽器端壁和發(fā)電機端蓋流至零米地面，造成積油。針對這一狀況，我們在1996年至1997年的各機組大小修中，相應采取了一些改進措施，取得了較好的效果。
1 油煙系統改進
1.1 原因分析
各機組的主軸承室結構基本一致，有3種型式：1號軸承室由主軸承(含支座)分為2個小油室；2號～5號軸承室由主軸承(含支座)和轉子聯軸器(含聯軸器油擋)分為3個小油室；6號、7號軸承前后連通，為1個油室。潤滑油經過注油器加壓、轉子加熱和摩擦發(fā)熱等環(huán)節(jié)后，從主軸承與轉子的間隙中噴出，進入主軸承前后油室中。大部分潤滑油受空間限制落在軸承室下部后從回油管道返回主油箱，被轉子甩起的微小油滴和潤滑油釋放出的大量油煙(其中含一定的水蒸氣)在高速旋轉的轉子帶動下，在軸承室內擴散、升壓，充滿了整個軸承室。由于主機油煙系統設計和安裝方面存在的問題，軸承室內油滴、煙氣不能及時排出，壓力升高后從油擋間隙中漏出，聚集在油擋外造成油擋漏油，同時油擋間隙偏大和油擋回油孔回油不暢，加重了軸承室油擋漏油問題。
(1) 1號油煙系統(見圖1)裝有2臺抽油煙風機(1號、2號)，設計為1臺工作，1臺備用。由于1號油煙系統控制范圍大，1臺抽油煙風機滿足不了軸承室建立-100～-200 Pa壓力的要求。
圖1 1號油煙系統(1號～5號軸承室)
(2) 3號、4號、5號軸承室的抽油煙口位于各軸承的左下方，設計位置過低，油煙中含油量大，油煙管道積油嚴重，不利于軸承室油煙排出。
(3) 1號～5號軸承室被分為2～3個小油室，而各軸承室只設計了1個抽油煙孔，整個軸承室內不能均勻地建立起負壓，個別小油室(如2號軸承高壓缸側油室)油煙因不能排走而從油擋向外漏出，造成漏油。
(4) 6號、7號軸承室的排氫抽油煙管從6號、7號軸承室回油管道上的油氫分離器接出，見圖2。由于安裝時油氫分離器與回主油箱油管標高幾乎一致，致使油氫分離器中的油位過高，影響了油氫分離效果，排氫抽油煙風機只是排走了油氫分離器分離出的部分煙氣和氫氣，6號、7號軸承室內潤滑油釋放出的大量油煙聚集在軸承室內不能及時排走，油煙壓力升高后由油擋間隙排出，造成發(fā)電機端蓋處積油污嚴重和地面積油。
(3) 1號～5號軸承室被分為2～3個小油室，而各軸承室只設計了1個抽油煙孔，整個軸承室內不能均勻地建立起負壓，個別小油室(如2號軸承高壓缸側油室)油煙因不能排走而從油擋向外漏出，造成漏油。
(4) 6號、7號軸承室的排氫抽油煙管從6號、7號軸承室回油管道上的油氫分離器接出，見圖2。由于安裝時油氫分離器與回主油箱油管標高幾乎一致，致使油氫分離器中的油位過高，影響了油氫分離效果，排氫抽油煙風機只是排走了油氫分離器分離出的部分煙氣和氫氣，6號、7號軸承室內潤滑油釋放出的大量油煙聚集在軸承室內不能及時排走，油煙壓力升高后由油擋間隙排出，造成發(fā)電機端蓋處積油污嚴重和地面積油。
圖2 2號油煙系統(發(fā)電機、勵磁機)
(5) 油煙分離器分離效果不好以及油煙管道沒有布置合理的疏油管，使抽油煙風機積油，造成排煙風機軸封漏油和排向大氣的煙氣中帶油，對環(huán)境造成污染。
1.2 采取的改進措施
(1) 主機油煙系統改進：將原1號油煙系統分為主油箱、1號軸承室、2號軸承室油煙系統和3號、4號、5號軸承室油煙系統(如圖3)，兩部分油煙系統各安裝1臺抽油煙風機，使油煙系統能滿足1號～5號各軸承室建立負壓的要求。兩部分油煙系統間設有聯絡門，可以相互備用。
圖3 油煙系統
(2) 3號、4號、5號軸承室抽油煙孔改在各軸承室蓋的上部，解決了3號、4號、5號軸承室抽油煙管道積油嚴重的問題。
(3) 2號、3號、4號、5號軸承室上部均設2個抽油煙孔，分別抽吸前后2個不同小油室中的油煙，使軸承室內建立起較均勻的負壓，軸承內各處的油煙都能及時排走。
(4) 6號、7號軸承室上蓋頂部各打1個抽油煙孔，6號、7號軸承室內分離出的油煙和氫氣從上部排走，使6號、7號軸承室排煙、氣暢通。
(5) 為防止因取消油氫分離器排氫抽油煙管而造成的主副勵磁機軸瓦回油不暢問題的發(fā)生。保留了原排氫抽油煙管，將其接在主排氫抽油煙母管上。在這段管道中間安裝1個∩形彎，以防止?jié)櫥蛷拇斯艿肋M入排氫抽油煙母管，造成排氫抽油煙風機排油。
(6) 各系統抽油煙管道的Z低點均合理地布置疏油管，使油煙管道內積油能隨時排走。同時用GXP-Ⅱ-20型分離式高效排放油煙裝置(含1臺風機)替換原油煙系統的4-72-2.8型離心式排煙風機，該裝置在離心風機前設有濾網，風機出口設有兩級油煙分離器。
(7) 檢修中精心調整各油擋間隙，疏通各油擋回油孔。為提高3號、4號、5號軸承室外油擋的擋油性能，在上述3個軸承室外油擋上各加裝一道自制油擋，同時在自制油擋的外側加裝一道聚四氟乙烯油擋，將聚四氟乙烯油擋的間隙調整為零。
2 軸封套中分面刮研
2.1 原因
由于機組啟停或變工況過程中溫差變化，軸封殼容易發(fā)生變形，使汽封磨損嚴重，汽封間隙增大，致使漏汽增大。同時軸封殼變形，在軸封套中分面出現間隙，造成透平油含水量增大，油質乳化，滑銷系統、調速系統卡澀。漏汽量大，必會造成大量的油煙冒出，影響安全生產。
2.2 采取的措施
(1) 拆下所有的汽封塊，將汽封塊槽道的銹蝕產物、鹽垢清理打磨干凈。
(2) 修刮汽封套中分面，清除中分面間隙，0.05 mm塞尺塞不進為合格。
(3) 調整軸封套的凹窩中心；裝配新汽封塊，認真調整汽封塊的徑向間隙，膨脹間隙；裝軸封套時，將軸封套軸向定位凸臺與汽缸凹槽配合間隙調整為0.03 mm～0.05 mm之間。
3 汽缸結合面修刮
3.1 原因
由于汽缸本身鑄造后的時效、加工應力和高溫應力的影響，各臺機高壓缸前后軸封段、中壓缸前軸封段、汽缸處于高溫區(qū)，在開、停機或變工況時，溫差變化較大。在高溫應力作用下汽缸產生變形。在靠近貓爪內側凹窩處產生間隙，高溫蒸汽沖刷到軸承箱上，形成油煙外冒。同時蒸汽進入軸承箱內，使油中進水，造成油質乳化，影響調速系統及滑銷系統的正常運行，威脅機組安全
3.2 采取的措施
(1) 將汽缸上缸翻過來，清理打磨結合面，在結合面上涂一層黃丹粉，用長平尺橫跨汽缸兩側，來回移動平尺，將呈黑亮的高點部位用刀刮掉。
(2) 粗刮：在汽缸上缸前后放2個千斤頂，將上缸前后移動數次，吊起上缸，觀察黃丹粉接觸情況，用角磨機將有磨擦痕跡的部位刮掉，重復數次，當結合面間隙大約有0.10 mm左右時結束粗刮。
(3) 精刮：在下缸結合面均勻地涂一薄層黃丹粉，沿結合面縱向用刮刀修刮。盡量避免橫向修刮，防止將結合面刮出溝槽。重復修刮結合面，直到0.03 mm塞尺塞不進為止。
4 取得的效果
(1) 解決了舊抽油煙風機向大氣排煙氣中帶油問題，減輕了對環(huán)境的污染。
(2) 解決了軸承室在機組運行中冒油煙和油擋漏油這一老大難問題。
(3) 解決了汽缸漏汽、軸封漏汽重大缺陷。
(4) 解決了油中帶水、油質乳化問題。
(5) 解決了滑銷系統、調速系統卡澀等問題。
(3) 2號、3號、4號、5號軸承室上部均設2個抽油煙孔，分別抽吸前后2個不同小油室中的油煙，使軸承室內建立起較均勻的負壓，軸承內各處的油煙都能及時排走。
(4) 6號、7號軸承室上蓋頂部各打1個抽油煙孔，6號、7號軸承室內分離出的油煙和氫氣從上部排走，使6號、7號軸承室排煙、氣暢通。
(5) 為防止因取消油氫分離器排氫抽油煙管而造成的主副勵磁機軸瓦回油不暢問題的發(fā)生。保留了原排氫抽油煙管，將其接在主排氫抽油煙母管上。在這段管道中間安裝1個∩形彎，以防止?jié)櫥蛷拇斯艿肋M入排氫抽油煙母管，造成排氫抽油煙風機排油。
(6) 各系統抽油煙管道的Z低點均合理地布置疏油管，使油煙管道內積油能隨時排走。同時用GXP-Ⅱ-20型分離式高效排放油煙裝置(含1臺風機)替換原油煙系統的4-72-2.8型離心式排煙風機，該裝置在離心風機前設有濾網，風機出口設有兩級油煙分離器。
(7) 檢修中精心調整各油擋間隙，疏通各油擋回油孔。為提高3號、4號、5號軸承室外油擋的擋油性能，在上述3個軸承室外油擋上各加裝一道自制油擋，同時在自制油擋的外側加裝一道聚四氟乙烯油擋，將聚四氟乙烯油擋的間隙調整為零。
2 軸封套中分面刮研
2.1 原因
由于機組啟停或變工況過程中溫差變化，軸封殼容易發(fā)生變形，使汽封磨損嚴重，汽封間隙增大，致使漏汽增大。同時軸封殼變形，在軸封套中分面出現間隙，造成透平油含水量增大，油質乳化，滑銷系統、調速系統卡澀。漏汽量大，必會造成大量的油煙冒出，影響安全生產。
2.2 采取的措施
(1) 拆下所有的汽封塊，將汽封塊槽道的銹蝕產物、鹽垢清理打磨干凈。
(2) 修刮汽封套中分面，清除中分面間隙，0.05 mm塞尺塞不進為合格。
(3) 調整軸封套的凹窩中心；裝配新汽封塊，認真調整汽封塊的徑向間隙，膨脹間隙；裝軸封套時，將軸封套軸向定位凸臺與汽缸凹槽配合間隙調整為0.03 mm～0.05 mm之間。
3 汽缸結合面修刮
3.1 原因
由于汽缸本身鑄造后的時效、加工應力和高溫應力的影響，各臺機高壓缸前后軸封段、中壓缸前軸封段、汽缸處于高溫區(qū)，在開、停機或變工況時，溫差變化較大。在高溫應力作用下汽缸產生變形。在靠近貓爪內側凹窩處產生間隙，高溫蒸汽沖刷到軸承箱上，形成油煙外冒。同時蒸汽進入軸承箱內，使油中進水，造成油質乳化，影響調速系統及滑銷系統的正常運行，威脅機組安全
3.2 采取的措施
(1) 將汽缸上缸翻過來，清理打磨結合面，在結合面上涂一層黃丹粉，用長平尺橫跨汽缸兩側，來回移動平尺，將呈黑亮的高點部位用刀刮掉。
(2) 粗刮：在汽缸上缸前后放2個千斤頂，將上缸前后移動數次，吊起上缸，觀察黃丹粉接觸情況，用角磨機將有磨擦痕跡的部位刮掉，重復數次，當結合面間隙大約有0.10 mm左右時結束粗刮。
(3) 精刮：在下缸結合面均勻地涂一薄層黃丹粉，沿結合面縱向用刮刀修刮。盡量避免橫向修刮，防止將結合面刮出溝槽。重復修刮結合面，直到0.03 mm塞尺塞不進為止。
4 取得的效果
(1) 解決了舊抽油煙風機向大氣排煙氣中帶油問題，減輕了對環(huán)境的污染。
(2) 解決了軸承室在機組運行中冒油煙和油擋漏油這一老大難問題。
(3) 解決了汽缸漏汽、軸封漏汽重大缺陷。
(4) 解決了油中帶水、油質乳化問題。
(5) 解決了滑銷系統、調速系統卡澀等問題。
（來源：華北電力技術，1998年，第6期）
