汽轮机2号轴承油档甩油原因分析及治理

张佳佳 黄敏智 崔建

摘要：本文通过对陈家港电厂两台机组汽轮机2号轴承励侧油档甩油问题的分析与治理，最終找到了问题根源为测速齿轮盘高速旋转产生的负压效应，并据此原因自行设计一套油档气密封装置彻底的解决了甩油问题，对同类型机组的油档甩油问题的治理具有极大的借鉴意义。

关键词：汽轮机;油档;甩油;测速齿轮盘;负压;气密封

引言

陈家港电厂两台660MW汽轮机是由上海汽轮机厂与德国西门子联合设计制造的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、八级回热抽汽、反动凝汽式汽轮机。两台机组在运行一段周期后均出现了2号轴承励侧油档甩油的问题，甩油进入高温缸体保温中经常导致保温冒烟甚至引发火情，给机组安全运行带来了极大的威胁。

在与同类型机组的调研沟通中发现2号轴承励侧油档甩油问题普遍存在，可以说是该型机组的通病。通过对2号轴承励侧油档甩油问题的分析与治理，可以给同类型机组解决油档甩油问题提供一个新的思路。

1 原因分析

常见的汽轮机油档甩油问题主要有：油档与转子配合间隙过大、轴承室内负压过小、轴承回油管道管径不够导致回油不畅、油档回油孔尺寸过小或者回油孔堵塞等，针对这些常见的油档甩油原因进行了一系列的调整试验：

（1）首先检查油档密封齿的磨损情况并调整油档间隙，2号轴承励侧油档共有7道密封齿，其中内齿3道、外齿4道，检查油档齿无严重磨损、翻边现象。在图纸标准要求的基础上再次降低间隙标准，从原先的0.30mm-0.40mm降低到0.20mm-0.30mm，其中油档最底部的间隙调整至0.05-0.08mm，但调整后未解决甩油问题。

（2）调整2号轴承室的负压，通过在轴承室加装压力表监视轴承室负压，增大2号轴承排烟管手动门开度，并开启备用排烟风机运行，将系统负压从13.9mbar提升至17.1mbar，但依旧没有解决甩油问题。

（3）检查油档底部的回油孔如下图所示，检查发现2号轴承励侧油档底部共有五个方形回油孔，其中外齿2个、内齿3个，所有回油孔均干净无堵塞，回油孔尺寸足够大。

（4）现场检查2号轴承回油管道管径及回油管线布置并与上海汽轮机厂沟通确认轴承回油管道设计符合要求，因此不存在回油不畅问题。

在经过以上调整试验均未解决问题后，最终将目光转移到了2号轴瓦励端的热工测速齿轮盘上，如下图1所示。通过反复的分析与研究最终确定了2号轴承励侧油档甩油的根本原因是2号轴承处测速齿轮盘高速旋转产生的径向泵离心抽吸效应。如图2、图3所示 2瓦轴颈上的测速齿轮盘距离油挡很近，当机组正常运行时测速齿轮转速为3000转/分钟，测速齿轮盘在油挡外面高速旋转产生径向泵离心抽吸效应，使得测速齿轮盘内侧形成了一个负压区，且在越靠近齿轮根部处该负压越大，即油挡密封处外部负压大于轴承内部微负压，导致轴承室内的“飞溅”油星、油气被抽出（如图4箭头所示），从而造成2号轴承励侧油挡甩油问题的发生。

2.治理方案

针对问题产生的原因，解决问题的思路就是消除或者抵消2号轴承处测速齿轮盘高速旋转产生的负压效应。在经过仔细的研究、改进最终设计了一套嵌入式油档气密封装置，该装置的原理是引入外部压缩空气来降低齿轮根部（即油挡密封处外部）负压，甚至形成一个微正压。具体实施方法为通过在2瓦油挡端面上加工一圆形对称槽道并在其中铺设不锈钢气管，外接至压缩空气管道，不锈钢气管上80mm打一个2mm小孔，机组运行中通过油挡槽道中的气管向油挡与测速齿轮间补充2-3公斤压力的压缩空气，来抵消2瓦测速齿轮高速旋转产生的负压效应，从而解决2瓦的油挡甩油问题，改造原理示意图及实际效果图如下：气密封油档设计效果图

这种嵌入式设计有以下几种优点：第一密封风吹向油挡外侧（即油挡与测速齿轮间），既不会影响高温转子热应力同时也不会影响到轴承室内负压;第二密封风管道每隔80mm打一个2mm小孔保证了密封风分布均匀，提高了气密封效果。第三不会影响油挡的本身结构刚度、简单可靠、安全性较高。第四密封风还能起到防止外部粉尘、水蒸气进入轴承室内污染油质的作用。

总结

上海汽轮机厂引进德国西门子技术生产的1000MW及660MW机组2号轴承励侧油挡普遍存在甩油现象，是多年来困扰很多电厂的疑难问题。国华陈家港电厂通过深入的分析研究成功的找到了油档甩油的问题根源并自行设计出了一套油档气密封改造方案，通过两年多的运行实践证明此项改造彻底的解决了油挡甩油的问题，有效的提高了机组的运行安全性，对同类型机组具有很大的借鉴意义。

引用文献

【1】任晓庆. 大直径非金属高速圆盘空气流场研究[D]. 2015.

【2】李永胜. 汽轮机轴承箱油挡渗漏油的原因及防范措施[J]. 河北能源职业技术学院学报， 2004