核電廠汽輪機低-發(fā)對輪聯(lián)箱滲油缺陷分析及修復

核電廠汽輪機低一發(fā)對輪聯(lián)箱滲油缺陷分析及修復朱凱亮，周靄琳，朱元生，劉斌（中核核電運行管理有限公司，浙江嘉興314300）。引言國內某核電廠反應堆是加拿大CANDU6型加壓重水堆，汽輪機是TC4F-52型單軸三缸四排汽再熱凝汽式?jīng)_動汽輪機，額定轉速1500r/min,額定輸出功率728MWO汽輪機組包括一臺高壓缸、二臺低壓缸，三組對輪。包括發(fā)電機轉子在內的4個轉子共設有8個徑向軸承，3組對輪聯(lián)箱，包括高一低對輪聯(lián)箱、低一低對輪聯(lián)箱、低一發(fā)對輪聯(lián)箱，聯(lián)箱內部負壓，用壓力油潤滑和冷卻。因此，汽輪機軸承潤滑油液循環(huán)對汽輪機安全運行具有重要意義［口。1問題該電廠大修汽輪機沖轉過程中發(fā)現(xiàn)低一發(fā)對輪聯(lián)箱下部浮動油封處漏油，泄漏量約600mL/mino噴入低一發(fā)對輪罩內用于散熱的潤滑油液從浮動油封環(huán)隙處涌出，油液粘附轉軸表面沿著油封環(huán)的方向流動，沿轉子轉向外甩。隨著汽機轉速上升，油液同軸面的脫離速度加快，濺落至下油封環(huán)隙的油量逐漸增多，因該處的高低齒封出現(xiàn)外張形變，油液越過檔油齒，最后從油封偏大間隙處漏出。隨即打閘停機，汽機降速至600r/min以下，油封處停止漏油。2原因分析1滲油缺陷的可能原因未打開低一發(fā)對輪聯(lián)箱上觀察孔前，推測造成滲油的可能原因：①對輪聯(lián)箱浮動油封局部間隙超標；②軸承室內回油管堵塞致使箱室內積油量過大，油位已超出浮動油封下半弧段；③低一發(fā)對輪罩內供油支管接頭松脫、管線破損，油液噴擠入浮動油封齒縫內導致漏油；④汽機啟機前執(zhí)行3個盤車試驗程序，分別為盤車系統(tǒng)自動啟動、盤車系統(tǒng)手動啟動（主控室啟動）、現(xiàn)場點動盤車，運行人員可能操作不當，致使低一發(fā)對輪聯(lián)箱內配合處出現(xiàn)損傷。汽輪機低一發(fā)對輪聯(lián)箱現(xiàn)場檢查打開低一發(fā)對輪聯(lián)箱上觀察孔（頂軸油和潤滑油處于運行狀態(tài)）進行檢查，確認軸承箱內回油順暢，油位低于浮動油封約5cm；軸承室內的所有油管及接頭都保持完好、無滲漏；用內窺鏡檢查油封配合間隙狀況，發(fā)現(xiàn)靠近下油封中分面區(qū)域的配合間隙較下油封底部明顯偏大。用噴壺向下油封配合間隙較大處噴注潤滑油后，油封下半環(huán)處開始向外漏油。查詢維修手冊，廠家對浮動油封配合間隙給出的要求值為0.7-0.96mm,當前浮動油封配合間隙遠大于要求值，不滿足要求。2.3對輪聯(lián)箱浮動油封結構設計分析該電廠汽機各對輪（高一低、低一低、低一發(fā)）聯(lián)箱與各軸承室間未采用焊接方式連接，3#、4#、5#、6#軸承位于低壓外缸體上，對應軸承室隨低壓缸伸展、回縮。低一發(fā)對輪聯(lián)箱與盤車裝置的外殼體合為一體，落定在基礎臺板上。對輪聯(lián)箱內溫度不高，且變化幅度不大，通常情況膨脹、收縮量微小。為消解2#軸承同高一低對輪聯(lián)箱、4#軸承同低一低對輪聯(lián)箱、6#軸承同低一發(fā)對輪聯(lián)箱間的熱脹伸展和冷卻收縮的差異，避免缸體、聯(lián)箱軸向滑動受阻，輪聯(lián)箱與各軸承室間采用浮動油封連接［2］。該設計已考慮軸承室、對輪聯(lián)箱因溫度不同導致的軸向熱脹、冷縮偏差影響：機組運行期間軸承室內溫度比對輪聯(lián)箱內溫度稍高，與6#軸承室連接的聯(lián)箱過橋徑向膨脹，其幅度同低一發(fā)對輪聯(lián)箱的徑向膨脹幅度基本匹配，不會因熱脹冷縮致使高低齒（迷宮式）浮動油封間隙變大。另經(jīng)同廠家專家確認，浮動油封的配合間隙處設計時未要求加注密封膠。向國內同行和汽機廠調研咨詢了解，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)機組軸承聯(lián)箱采用焊接整體成型或法蘭方式連接，東汽引進該廠家技術設計的機組有與該電廠類似的浮動對接結構，但不同點為其在高低齒縫中加裝了密封膠圈，該結構設計需要定期解體更換密封膠圈，而該電廠浮動油封結構無密封膠圈。原因調查及分析維修人員在低一發(fā)對輪中心找正、拆裝對輪螺栓等過程中，曾多次將20t千斤頂支靠在聯(lián)箱下半法蘭側邊（千斤頂?shù)鬃喔佑头馕恢幂^近），頂壓裝在低一發(fā)對輪上的盤車銷，以調整轉軸?？课恢茫M行轉子找中心工作。在對輪螺栓拆裝、轉子對中期間，常會出現(xiàn)對輪孔中心不正、盤轉銷蹩勁等非正常情況，此類狀況通常用行車輔助盤動轉子進行微調、校正，也會使用千斤頂、撬杠等做頂壓調正。經(jīng)盤車試驗運行人員確認，試驗過程中操作規(guī)范，無誤操作現(xiàn)象。該電廠汽輪機對輪聯(lián)箱采用的是浮動油封連接結構，而非其他多數(shù)電站的整箱焊接結構，不適合用千斤頂頂壓大軸、對輪、盤轉銷或螺母等部件來完成微調、校正等操作。工作人員操作的出發(fā)點是憑借以往在其他電廠的工作經(jīng)驗，采取的是業(yè)內常用做法：輔助使用千斤頂支頂盤車銷完成對輪中心找正、消除螺栓蹩勁等操作，致使下浮動油封局部配合間隙超標。經(jīng)確認，維修規(guī)程中沒有在汽輪機轉子找中心等操作中給出在軸承箱內使用千斤頂?shù)南嚓P指導，缺少對支頂位置的說明和風險描述。綜上判斷：用過大外力支頂靠近浮動油封處的中分面法蘭，致使該聯(lián)箱下油封出現(xiàn)局部外張變形，導致油封失效，出現(xiàn)漏油。小結根據(jù)上述分析，總結低一發(fā)對輪聯(lián)箱下部浮動油封處漏油原因如下:(1)直接原因：低一發(fā)軸對輪聯(lián)箱浮動油封出現(xiàn)變形，下半浮動油封局部間隙過大，潤滑油噴擠入浮動油封齒縫內出現(xiàn)漏油。(2)根本原因：維修、技術人員對聯(lián)箱室結構認知不深，對可導致浮動油封間隙過度變大、密封失效的操作方式、作業(yè)行為等預判不足,規(guī)程中在汽輪機轉子對中、軸晃度測量等操作缺少在軸承箱內使用千斤頂?shù)南嚓P指導描述，沒有給出對輪孔中心不正、盤轉銷蹩勁等非正常情況下的處理方案。(3)促成原因：①軸承室內檢修工作完成后、聯(lián)箱蓋回裝前沒有對浮動油封狀態(tài)進行檢查評價；②對浮動油封配合處涂抹的密封膠未安排預防性維修工作，密封膠老化。3修復方案停盤車、短時停運潤滑油系統(tǒng)，使用行車吊起汽輪機6#軸瓦上的軸承箱蓋，將低一發(fā)對輪聯(lián)箱浮動油封內環(huán)面及環(huán)隙內殘留的潤滑油液清洗干凈，將外環(huán)面上殘留的密封膠、潤滑油漬等清理干凈，用注油槍向內外環(huán)隙中注入耐油高溫粘合膠樂泰598,并用熱風槍加速密封膠固化。保持40min確認密封膠密封凝固牢靠后，回扣上聯(lián)箱蓋、啟動潤滑油泵、投運盤車、進行汽輪機沖轉，確認汽機轉速達到1500r/min后無滲油現(xiàn)象。封堵用的樂泰598密封膠是高性能單組份有機硅密封膠，為內燃機內部構件專用密封膠，耐潤滑油性能優(yōu)異，最高耐受溫度204℃,抗老化性能好。但存在弊端：長期使用老化后不及時清理，其粉末等會被吸附到聯(lián)箱內，在不拆解過橋的前提下，老化后的密封膠體較難清理徹底。于2022年春節(jié)小修期間對低一發(fā)對輪聯(lián)箱油封內外環(huán)注膠情況進行檢查，通過內窺鏡確認其內外狀態(tài)保持完好，無褶皺、龜裂、無被過度拉扯變形等異常。下次大修期間，拆除低一發(fā)對輪聯(lián)箱，對油封內外環(huán)注膠情況進行目視檢查及摸檢，確認內外環(huán)注膠情況完好，密封膠彈性良好，證明注膠的修復方式在至少一個大修周期內（2年）能夠保持有效，因密封完好，未做進一步處理。4廠家原因分析及建議修復方案大修結束后請廠方專家協(xié)助分析，廠家發(fā)信函回復了低一發(fā)對輪聯(lián)箱缺陷原因及建議修復措施。廠方專家十分認同該電廠采取的內外涂膠封堵的處理方案，鑒于在不解體低壓缸、轉子未吊出的情況下分解下聯(lián)箱過橋十分困難，建議下次低壓缸解體大修時解體箱室，核測變形偏差量，進行恢復性研修、調整。若呈劣化跡象，則將注膠全部清理干凈，測量各點間隙變化后再重新注膠投運。廠家專家給出的分析結論如維修人員所判，同時強調：檢修中不該允許用千斤頂?shù)却罅毓ぞ唔斂炕蚶ぽS承箱體及結合面法蘭等，大力支頂極易引起對輪、軸承箱體異常變形。對于調整轉軸位置，廠家在“對輪找中、穿聯(lián)對輪螺栓操作工藝指導”中給出了調整方法：將鋼絲繩盤繞在轉子軸頸上，一端掛至盤車銷上，另一端吊至行車掛鉤上，利用行車牽引進行調整。原設計是依賴于結構面裝配控制確保無泄漏，廠家反饋同樣的設計，至今未發(fā)現(xiàn)有泄漏的其他案例，如果在規(guī)定的位置規(guī)范使用千斤頂?shù)韧饧恿毓ぞ撸瑧粫斐尚孤?。評價廠家給出的原因分析雖然廠家將事件的根本原因歸結于未在規(guī)定的位置規(guī)范使用千斤頂?shù)韧饧恿毓ぞ?，但使用千斤頂只是造成變形的一個原因，低一發(fā)對輪聯(lián)箱所處位置特殊，汽輪機主盤車位于此，盤車使用中力矩非常大，且為交變力，勢必會對整個軸承箱產(chǎn)生影響，且對浮動油封處影響最大。在檢修過程中頻繁使用盤車，也可能造成浮動油封處變形。機組已運行20年，各部件存在一定程度的老化變形，也是造成變形泄漏的可能原因之一。評價廠家建議的修復方案本次廠家僅建議在下一次大修中解體箱室、核測變形偏差量并做恢復性研修、調整，未提及是否有必要對油封處進行預防性涂膠。原設計在油封處不進行涂膠處理，按照理論設計沒有任何問題，但隨著機組老化，經(jīng)歷各種檢修，不可避免地在一定程度上存在密封失效的可能。隨后的連續(xù)兩次大修都對涂膠情況進行檢查，如密封性保持完好，傾向于不采取對油封段做車研和矯形處理，采取定期更換注膠的方式來防止油封漏油，歷時2年已確認注膠情況完好，繼續(xù)保持跟蹤觀察。后續(xù)大修即便確定不存在變形，也將進行適量涂抹，以提升設備可靠性。3后續(xù)修復方案及改進方向該電廠機組中與該漏油位置結構相同的還有低-低對輪聯(lián)箱處浮動油封，存在工作人員在檢修過程中隨意置放千斤頂致殼體不良形變引發(fā)漏油的可能，后續(xù)將在每次大修中對其狀態(tài)進行檢查、評斷，同時在對應的維修規(guī)程中增加“禁止使用千斤頂支頂軸承室中分面法蘭”的警示說明。國內大部分電廠機組均配有專用檢修盤車，來實現(xiàn)轉子正轉和反轉,通過盤車反向盤動轉子可以實現(xiàn)不用支頂軸承室便可使轉子脫開的目的，能夠為檢修提供便利條件。后續(xù)計劃采購檢修盤車，不再通過千斤頂?shù)却罅毓ぞ唔斂炕蚶ぽS承箱體及結合面法蘭的方式配合找中心工作，能夠有效延長軸承箱體的使用壽命。5結論與展望分析某核電廠汽輪機低一發(fā)對輪聯(lián)箱