汽輪機(jī)油擋積碳的原因及處理措施

1、汽輪機(jī)油擋積碳的原因及處理措施汽輪發(fā)電機(jī)組是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的大型機(jī)械，其支持軸承和推力軸承需要大量的油 來潤(rùn)滑和冷卻，因此汽輪機(jī)必須有供油系統(tǒng)用于保證上述裝置的正常工作。由于轉(zhuǎn)子的 熱傳導(dǎo)、表面摩擦以及油渦流會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的熱量，為始終保持油溫合適，就需要一 部分油量來進(jìn)行換熱，如果散熱不當(dāng)將導(dǎo)致油擋積碳，磨損軸頸，導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)異常 增大，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及整個(gè)電網(wǎng)的安全生產(chǎn)和調(diào)度。因此， 深入研究油擋積碳原因及防治措施具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1、設(shè)備概述盛樂熱電1號(hào)、2號(hào)汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠制造，型號(hào)為CJK350-24. 2/0. 4/566/566,型式為超臨界、單軸、一次中間再熱

2、、兩缸兩排汽、間 接空冷、一次調(diào)整抽汽、凝汽式汽輪機(jī)，機(jī)組啟動(dòng)采用高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)。高壓通 流部分由1級(jí)單列調(diào)節(jié)級(jí)（沖動(dòng)式）和14級(jí)壓力級(jí)（反動(dòng)式）所組成，中壓通流 部分全部采用反動(dòng)式壓力級(jí)，共為11級(jí)，低壓缸采用雙流反動(dòng)式壓力級(jí)，共2X6 級(jí)。高中壓汽缸與低壓汽缸均采用內(nèi)外雙層缸結(jié)構(gòu)。高中壓轉(zhuǎn)子的1號(hào)、2號(hào)軸承 采用可傾瓦式，低壓轉(zhuǎn)子的3號(hào)、4號(hào)軸承采用可傾式瓦，具有良好的穩(wěn)定性，可 避免油膜振蕩。推力軸承采用自位式，它能自動(dòng)調(diào)整推力瓦塊負(fù)荷，穩(wěn)定性好。此 外，通過推力軸承殼體的定位機(jī)構(gòu)，可測(cè)量并調(diào)整推力軸承的間隙。高中壓轉(zhuǎn)子與 低壓轉(zhuǎn)子之間采用剛性聯(lián)軸器連接。兩個(gè)聯(lián)軸器間裝有墊片，安裝時(shí)可

3、調(diào)整轉(zhuǎn)子的 軸向位置。低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間也采用剛性聯(lián)軸器連接。在低壓轉(zhuǎn)子電機(jī)端 裝有盤車用大齒輪。該齒輪同時(shí)也作為聯(lián)軸器墊片調(diào)整汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的 軸向位置。汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)傳統(tǒng)方式的密封油檔采用固定銅齒片密封結(jié)構(gòu)（汽輪機(jī) 1瓦后改造為氣密性油擋）。2、故障情況我廠1號(hào)機(jī)運(yùn)行中已多次發(fā)生振動(dòng)異常波動(dòng)現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為1號(hào)機(jī)汽輪機(jī) 1X/1Y振動(dòng)突增，歷史最高可達(dá)160um,每次異常持續(xù)約6分鐘后恢復(fù)正常，振幅增 大無規(guī)律，無周期性，其它各瓦振動(dòng)正常，且不與一瓦振動(dòng)有關(guān)聯(lián)性。通過對(duì)機(jī)組出 力、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、潤(rùn)滑油壓力、潤(rùn)滑油回油溫度等歷史曲線與#1軸瓦振幅歷史曲線進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)

4、未存在必然關(guān)聯(lián)。3、振動(dòng)異常分析通過對(duì)機(jī)組歷史振動(dòng)情況進(jìn)行匯總分析，并通過專業(yè)人員調(diào)取了機(jī)組TDM數(shù)據(jù)， 從振動(dòng)數(shù)據(jù)上看歷次發(fā)生振動(dòng)的情況進(jìn)行了對(duì)比，每次振動(dòng)異常均以基頻分量為主。 山于汽機(jī)沖轉(zhuǎn)、升負(fù)荷過程中及過臨界時(shí)機(jī)組振幅較小，故可排除汽輪機(jī)動(dòng)不平衡、 大軸彎曲、對(duì)輪中心不正等因素；波動(dòng)過程中主要是工頻成分變化導(dǎo)致的振動(dòng)增大， #1號(hào)軸振相位相應(yīng)發(fā)生變化，且振動(dòng)恢復(fù)后相位也恢復(fù)到波動(dòng)前的數(shù)值，其它各軸 振相位均未發(fā)生變化，對(duì)振動(dòng)開始增長(zhǎng)之處幅值相位與 振動(dòng)恢復(fù)后的幅值相位進(jìn)行 了比較，重復(fù)性較好。山此分析機(jī)組發(fā)生動(dòng)靜碰磨。通常汽輪機(jī)動(dòng)靜摩擦主要有軸瓦與轉(zhuǎn)子摩擦、汽封片與轉(zhuǎn)子摩擦、油擋與轉(zhuǎn)子

5、 摩擦。軸瓦溫度與振動(dòng)數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，在振動(dòng)發(fā)生波動(dòng)期間，軸瓦溫度平穩(wěn)無明顯變 化，基本排除軸瓦與轉(zhuǎn)子摩擦的可能。鑒于多次1X/1Y振動(dòng)異常突增無規(guī)律，且振動(dòng) 持續(xù)一段時(shí)間后恢復(fù)正常，其他各瓦振動(dòng)均無明顯變化，初步分析判 斷汽輪機(jī)1瓦 油擋處碰磨，且為軟碰磨，懷疑存在油擋積碳。具體表現(xiàn)為：1瓦油檔積碳片度增加， 油擋與轉(zhuǎn)子間隙減小，導(dǎo)致與軸頸發(fā)生碰摩產(chǎn)生異常振動(dòng)，頂尖處積碳被磨平后振動(dòng) 消失。4、油擋積碳的原因經(jīng)查閱相關(guān)資料，針對(duì)我廠1號(hào)機(jī)1號(hào)軸瓦設(shè)備情況及1號(hào)軸瓦積碳的具體 情 況，分析油擋積碳的主要原因有以下兒項(xiàng)：4. 1油擋處潤(rùn)滑油滲漏油擋與轉(zhuǎn)子之間長(zhǎng)期有潤(rùn)滑油甩出，部分潤(rùn)滑油附著在油擋齒

6、周邊，附著的潤(rùn) 滑油一方面在高溫狀態(tài)下會(huì)裂解碳化，另一方面使油擋外部的細(xì)小雜物更容易 附著 在油擋及油擋齒上，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，油擋處附著的雜物會(huì)越積越多，與油接觸 形成油泥，在高溫作用下形成積碳，附著在油擋銅尺之間，當(dāng)積碳到一定程度就會(huì)與 軸頸發(fā)生摩擦，引起汽輪機(jī)軸振間隙性增大。這是造成油擋積碳導(dǎo)致振動(dòng)增大的根本 原因。因此，要解決油擋積碳問題，必須要解決油擋甩油問題。外油擋甩油一般有以 下兒種原因：1）油擋處潤(rùn)滑油回油不暢；2）油擋齒與轉(zhuǎn)子之間間隙超差；3）油擋齒變形其至損壞，無法起到密封作用。4. 2軸承座內(nèi)負(fù)壓汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中，為使?jié)櫥突丶油〞碀?rùn)滑油箱內(nèi)部通常維持一定負(fù)壓（我廠在

7、T20（T-2000pa范圍內(nèi)），那么在壓力差的作用下軸承座通過油擋齒與 轉(zhuǎn) 子之間的間隙向軸承座內(nèi)部吸入空氣，這樣必不可免使軸承座外部的細(xì)小雜質(zhì) 如灰 塵、保溫棉碎屑會(huì)隨著空氣一起被抽入軸承座，這部分雜質(zhì)一方面一部分會(huì)附著在油 擋上，另一方面會(huì)進(jìn)入潤(rùn)滑油導(dǎo)致潤(rùn)滑油油質(zhì)劣化。在運(yùn)行過程中我們只能通過調(diào)節(jié) 潤(rùn)滑油箱內(nèi)部負(fù)壓，使之維持在一個(gè)比較合理的區(qū)間，防止負(fù)壓過大，對(duì)軸承座外部 空氣抽吸力過大。5. 3軸承座外部雜質(zhì)軸承座外部即為汽缸，汽缸外部保溫在施工過程中會(huì)產(chǎn)生大量細(xì)小碎屑，散 落 在汽缸周圍，尤其是軸承座與汽缸之間作為清理的死角，清理難度大，并且間距小， 空氣流動(dòng)性差，更容易造成雜物積累

8、。6. 4高溫及軸封漏汽潤(rùn)滑油及雜質(zhì)在高溫作用下會(huì)加速碳化，高壓缸軸封溫度一般在在300C以上， 如果蒸汽泄露對(duì)油擋溫度影響十分顯著。另外，為了縮短汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子跨度，軸封體與 1、2號(hào)軸瓦油擋距離較近，小的空間不僅時(shí)軸封體處保溫層厚度受到了影響，施工 的難度也大大增加，導(dǎo)致保溫的質(zhì)量也受到了一定影響。軸封體體的溫度通過輻射換 熱直接作用在軸承座及外油擋上，使外油擋在運(yùn)行期間維持一個(gè)較高溫度，加劇油擋 處積碳的產(chǎn)生。7. 5汽缸兩端保溫過厚汽缸兩端與軸承座之間間距較小，尤其是1、2號(hào)軸瓦，汽缸保溫后使此處空間 成為一個(gè)相對(duì)封閉空間，空氣難以流通，一方面熱量聚集難以散出，另一方面雜質(zhì)容 易堆積。這也

9、是導(dǎo)致軸瓦積碳的原因之一。5油擋積碳的整治措施通過對(duì)油擋積碳導(dǎo)致汽輪機(jī)振動(dòng)大的相關(guān)資料的查閱，總結(jié)各廠經(jīng)驗(yàn)1.1前應(yīng)對(duì)汽輪機(jī)油擋積碳的手段主要1 ”以下兒種，進(jìn)行簡(jiǎn)單總結(jié)，為以后在生產(chǎn)遇到 類似問題提供解決思路。8. 1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改造首先在汽輪機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)訃時(shí)要充分考慮出現(xiàn)碳化現(xiàn)象的可能性，其次在運(yùn)行 中若發(fā)現(xiàn)碳化，應(yīng)從根本原因入手，采用行之有效的措施來規(guī)避碳化現(xiàn)象的出現(xiàn)，主 要方案如下：D接觸式油擋改造。將軸承座外油擋改造為接觸式油擋，可以避免潤(rùn)滑油從油擋處甩出，并且雜 質(zhì) 無法進(jìn)入油擋及軸承座，從根源上杜絕油擋產(chǎn)生積碳。接觸式油擋可自動(dòng)調(diào)整適應(yīng)油 擋間隙，安裝時(shí)無需調(diào)整，并且油擋齒的更換較為

10、便捷，在治理油擋甩油和積碳問題 上有一定應(yīng)用。2）氣密式油擋改造。氣密式油擋U詢?cè)谥卫碛蛽醴e碳問題上有較多的應(yīng)用案例，其原理是在油擋中 間引入一股壓縮空氣，在油擋處形成一個(gè)正壓的空氣密封環(huán)，空氣向油擋兩側(cè)泄露， 一方面避免軸承座內(nèi)的潤(rùn)滑油甩出，另一方面避免外部雜質(zhì)、蒸汽進(jìn)入軸承座，是一 種比較徹底解決油擋積碳問題的方法。我廠1號(hào)機(jī)組1、2瓦改造氣密式油擋后，積 碳現(xiàn)象明顯減輕。隨著對(duì)齊米師油擋應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的成熟，相信以后能徹底解決油擋積碳 導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)問題。3）增加隔熱板增加隔熱板的方式為在油擋外部增加2-3層鋁制隔熱板，減少軸封體對(duì)油擋的 輻射傳熱，避免油擋長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài)，延遲積碳產(chǎn)生的過程

11、。此種方式造價(jià)低， 改造方便但不能從根本上解決油擋積碳問題而且隔熱板受高溫輻射，較容易損壞。4）軸封體保溫優(yōu)化加強(qiáng)各軸瓦處附近設(shè)備保溫棉處理工藝，保溫抹面外噴涂防火材料或采用涂 瓷 ，藝，防止保溫碎屑脫落吸入軸承箱內(nèi)。另外，要特別注意高中EE缸軸封體處的保溫 質(zhì)量及保溫材料質(zhì)量，該處的保溫材料建議選用保溫效果好且不易破碎的 硅酸鋁纖 維氈，在保證保溫效果的同時(shí)盡量減小保溫層厚度，使保溫材料與油擋之間留出一定 的空間以保證四周空氣暢通，減少油擋體接受的輻射熱和對(duì)流熱。5. 2檢修、維護(hù)D利用停機(jī)檢修機(jī)會(huì)，按照廠家說明書對(duì)油擋間隙及高中壓軸封間隙進(jìn)行精細(xì) 地調(diào)整，在不造成觸承摩擦，確保回油暢通的情

12、況下，軸承間隙盡可能按照下限調(diào)2）利用檢修機(jī)會(huì)，徹底清理軸瓦處積碳。3）檢查油擋泄油孔是否暢通，清理油擋泄油孔；必要時(shí)增加油擋泄油孔數(shù)量。4）檢查油擋附近設(shè)備保溫質(zhì)量是否完好，提高軸封體及高中壓缸保溫質(zhì)量，降 低油擋處溫度。5）機(jī)組定期檢修時(shí)，回裝時(shí)要徹底清理干凈游蕩外側(cè)及周圍部位的灰塵、保 溫碎屑等贓物，平時(shí)運(yùn)行中也要保持汽機(jī)房環(huán)境干凈，防止雜物吸入軸承箱內(nèi)。5. 3運(yùn)行調(diào)整D運(yùn)行人員加強(qiáng)汽輪機(jī)重要參數(shù)監(jiān)視，合理調(diào)整軸承箱負(fù)壓及氣密性油擋壓縮 空氣壓力，以減緩油擋積碳速度、降低碳化摩擦振動(dòng)發(fā)生的可能性或推遲發(fā)生積碳摩 擦振動(dòng)的時(shí)間。2）機(jī)組運(yùn)行中，結(jié)合軸封密封面惜況，合理調(diào)整汽輪機(jī)軸封供汽壓

13、力及軸封加 熱器負(fù)壓，確保軸封回汽通暢，軸封溢流系統(tǒng)正常投入。3）汽輪機(jī)振動(dòng)發(fā)生異常時(shí)，平時(shí)要對(duì)機(jī)組的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，建立臺(tái)賬， 在發(fā)生問題時(shí)便于研究分析，找出產(chǎn)生振動(dòng)異常的原因，制定有針對(duì)性的措施進(jìn)行 處理；4）根據(jù)其他廠處理經(jīng)驗(yàn)，增啟潤(rùn)滑油泵或頂軸油泵，會(huì)使振動(dòng)有一定程度的好 轉(zhuǎn)。啟動(dòng)潤(rùn)滑油泵，提高潤(rùn)滑油母管壓力，提高了軸承的進(jìn)油量，增大了振動(dòng)阻尼， 故振動(dòng)會(huì)有一定程度的好轉(zhuǎn)；啟動(dòng)頂軸油泵，實(shí)際上是抬高了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的高度，減 少了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與下游擋處的碰磨，振動(dòng)也會(huì)好轉(zhuǎn)。當(dāng)然，啟動(dòng)潤(rùn)滑油泵或頂軸油泵 其效果如何，主要還是看是否克服了當(dāng)前的振動(dòng)誘因，這也是在運(yùn)行中，不是每次汽 輪機(jī)振動(dòng)后，增啟潤(rùn)滑油泵或頂軸油泵均會(huì)起到理想效果 的原因，還待根據(jù)具體情 況，進(jìn)行驗(yàn)證。6總結(jié)結(jié)合我廠1號(hào)機(jī)組1號(hào)軸瓦振動(dòng)異常波動(dòng)案例分析，通過對(duì)油?當(dāng)積碳原因及整 治、防范措施的分析總結(jié)，可以形成如下結(jié)論：1）軸承座油擋積碳會(huì)引起機(jī)組振動(dòng)異常，對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行存在風(fēng)險(xiǎn)隱患；2）油擋積碳產(chǎn)生的原因主要有3個(gè)因素：高溫、漏油和雜質(zhì)。因此油擋積碳多 發(fā)生在汽輪機(jī)高中壓缸部分油擋處：3）解決油擋積碳問題，也應(yīng)從以上3個(gè)因素著手。主要有：提高軸封處保溫質(zhì) 量，增加附近通風(fēng)，降低油擋處溫度；調(diào)整游蕩間隙