机轴端漏汽分析及处理-网上下载

1、汽轮机轴端漏汽原因分析及治理方法探讨华北电力集团公司(北京100053)高恩清文摘汽轮发电机组轴端漏汽不仅会影响机组的经济性和厂房的环 境，而且严重时会危及机组安全，为此分析了汽封间隙大、汽缸结构、 轴封系统引起漏汽的原因，并分别提出了相应的改进办法。关键词汽轮机组轴端漏汽汽封间隙汽缸结构轴封系统目前国内一些汽轮机组不同程度地存在轴端漏汽，不仅影响厂房的 环境和机组的经济性，而且最大的危害是漏汽从油挡间隙吸入轴承箱内 会造成透平油的污染。透平油屮含水量增大，会引起油润滑系统和调速 系统(不采用抗燃油系统的)管道、主油箱、轴承箱等设备内壁腐蚀生锈 并脱落，致使油中含有大量氧化铁颗粒，造成轴承餌金

2、和轴径的磨损， 调速部套的磨损和卡涩，严重威胁机组的安全；密封油使用透平油的氢 冷发电机，油内的水分还会挥发到氢气中去，增加其湿度，威胁发电机 的安全；油屮颗粒引起密封瓦及对应轴径的磨损，使密封油用油量增加, 密封油泵供油不足，严重时造成人量漏氮；漏汽还会使汽缸的滑销系统 腐蚀生锈，在起停中很容易产生卡涩，汽缸中心变位，威胁轴系的安全, 茯至会造成转子弯曲。因此消除轴端漏汽对保证汽轮发电机组的运行安 全非常必要。轴端漏汽的危害是很明显的，漏汽的根源多数处理起来比较因难， 冇的需要合适的检修机会，冇的需要逐步试验和摸索。比如汽封间隙的 调整、汽缸水平结合面泄漏的处理，没有大修揭缸的机会通常是不能

3、干 的；轴封系统要达到合理稳定的运行，必须经过多次改进和实验。为此, 尽管许多火电厂和科研单位在消除轴端漏汽方面做了大量工作，并取得 了可喜的进展，但轴端漏汽的问题仍是火电厂的一大顽症，致使汽轮机 透平油含水、含颗粒的问题迟迟不能彻底解决。轴端漏汽是顽症但并不是不治z症。国内有些机组通过多年的摸索 和整治已经从严重漏汽变为基本不漏汽，并积累了一套较完整的经验， 值得借鉴。下面就轴端漏汽的原因分析和治理方法作一些探讨，供参考。1汽封间隙大引起的漏汽1.1造成汽封间隙大的原因汽封间隙大引起漏汽是轴端漏汽的较常见的原因，造成汽封间隙大 的原因一般有如下几种：(1)人为把间隙调大，担心间隙小在启动屮易

4、 磨擦引起振动和轴弯曲;(2)轴封间隙调整测量工艺方法不当，实际间 隙比测量得出的数据偏大；(3)汽封材料或汽封结构有问题，机组运行 一段时间发生汽封片倒伏、脱落或损坏；(4)轴瓦濟损、汽缸偏移、过 临界轴振动大造成轴封间隙被磨大。1. 2 轴封间隙调整的原则及一般方法1. 2.1轴封间隙的调整应科学合理，不能以无限地放大来保安全。轴封 间隙调得过大，漏汽所引起的后果也会使得机组产生不安全问题。一般 來讲，轴封间隙的调整应按厂家要求的标准进行，厂家没有明确标准的, 则应参照冇关资料在运行和检修的过程屮逐步摸索出安金合理的轴封间 隙。1. 2. 2轴封间隙的调整沿转子轴向分布的规律应是外侧（端部

5、）小，里侧 大。因为轴封外侧（端部）距离轴支点轴承很近，转子、汽缸垂弧冷 热态变化对轴封间隙影响小。转了过临界时该部位的晃度小，不易发生 磨擦，即使发生磨擦，也不易发生因晃度剧增造成的弯轴故障。而月这 个部位间隙调得小些对避免轴封漏汽起关键作用。而轴封里侧的情况恰 恰相反，正是易弯轴的部位，间隙应适当放得大些，即使有些漏汽也只 能漏到汽缸夹层和轴封泄汽管中而不会漏到轴封外面，但转子的安全却 有了保证。当然并不是这部分的间隙越大越好，太大了也会影响机组效 率和使外挡泄汽室压力升高引起向外漏汽，间隙大小只是相对而言。1. 2. 3轴封间隙沿圆周分布从小到大的次序应该是：顺时针旋转的转子 为右侧、左

6、侧、上侧、下侧；逆吋针旋转的转子左右侧次序换位。机组 从冷态到热态带负荷，左右侧间隙变化最小，仅仅考虑转子的转动左右 偏心，把轴心偏向的一侧适当调大些即可；轴封上侧间隙冷热态变化影 响的因素多些：轴下沉、汽缸支撑屮心抬高、转子垂弧和汽缸垂弧的变 化等都有可能使上部汽封磨擦，因此上部的间隙应稍大些。轴封下侧间 隙应该是最大的，因为下部间隙冷热态变化影响因素除了和上侧相同部 分外，还要考虑轴瓦磨损对下部间隙的影响。1.2.4轴封结构不同间隙调整的要求也不同，不锈钢镶片式汽封（见图 1）在动静部分发生濟擦时转子吸收热量少，可以把间隙调得小些。梳齿 式汽封（见图2）正相反，间隙调小了对转子安全威胁大，

7、一般把间隙调 得相对大图1梳齿式汽封些。尽管镶片式汽封的间隙可以调得小些，启动后可以减少漏汽，但经 过一段时间运行，汽封片倒伏脱落较严重，反而漏汽量更大了。目前许 多机组已把镶片式汽封改为梳齿式汽封。图2 j型镶片式汽封1.2.5轴封间隙的调整要力求准确，要充分考虑各种因索的影响，间隙 调准了即使间隙小一些也不会对轴安全构成威胁。目前贴橡皮膏测量轴 封上下间隙是一种较烦琐的方法，但却是常用的、有效的方法，掌握不 好容易出现偏差。尽量不要采用贴一次橡皮膏就判断出间隙值的方法。 橡皮膏磨痕的轻重影响因素较多，只要有磨痕就不好断定其间隙是多少。 最好是至少有两组以上的测量数据，而且从屮找到一个没有磨

8、痕的最多 层数和一个有磨痕的最少层数，以便比较准确地确定轴封间隙的范围。1. 2. 6汽缸中心定位可靠牢固、避免轴瓦磨损的条件良好、机组振动小 都是轴封间隙保持较小值的条件。2 汽缸结构漏汽发生在轴端的漏汽，表面给人的印象是从轴封漏出來的，可实际上 有相当一部分漏汽来口于汽缸结合面、轴封套结合面、法兰螺栓加热柜、 螺栓端部、轴封管法兰或焊口等部位。2.1汽缸结合面的泄漏及处理汽缸结合面最常发生泄漏的部位是汽缸端部，该部位的汽缸紧固螺 栓跨距大，对汽缸的约束力明显弱于其它部位，是制造厂设计的汽缸最 大应力部位，汽缸在受到快速加热和冷却的作用时，其横向变形是猫背 变形，变形的最大点首先反映在汽缸端

9、部靠轴封处，高屮压分缸机组的 高压缸入汽端这个问题更突出，大同二电厂的16号机和沙岭子电厂的 1、2号机都不同程度地存在这个问题。汽缸结合面泄漏点在轴封套附近 时漏汽很容易被吸入轴承箱内。汽缸变形处理是较困难的，若冇条件， 最好是空扣缸彻底刮研结合面，变形量小的可采用局部刷镀，变形量大 的可采用局部补焊和局部喷涂的办法，不管采取什么处理方法，最后的 检验都应是结合面接触良好和紧三分之一螺栓长度，0. 03 mm塞尺不入。 若不揭缸处理结合面漏汽，一般先保证结合面螺栓有足够的紧力，在漏 汽的间隙内塞入合适的不锈钢片再做密封焊，焊条一定要用抗裂性能好 的。这种简易焊接处理法弊端多，不推荐采用。另外

10、，机组起停时，汽缸和法兰温差、汽缸内外壁温差、法兰内外 壁温差过大，易使法兰结合面产生内外张口，造成汽缸结合面漏汽。因 此，在机组起停过程屮必须保证其温差在合格的范围内。2.2轴封套结合面的漏汽及处理轴封套结合面漏汽多数是曲于轴封套变形引起的，陡河、沙电、大 二等厂一些机组就存在这类问题。轴封套变形可通过加工汽封套的结合 而来解决。冇些机组高压缸最外而的轴封套设计成凸凹台定位和密封， 没有法兰，用以解决冷热态汽缸与轴封套径向膨胀差的问题。这种密封 方式不合理，汽封套变形或密封面稍有不平就会发生泄漏，处理也很怵i 难。推荐一种处理方法是将轴封套定位凸台外圆车出一道沟槽，通过汽 缸打孔和连管使该沟

11、槽与轴封四漏（外挡泄汽）管相通，泄走漏汽，使z 不直接漏到大气屮。凸f1台定位的轴封套的凸台冇轴向定位板的往往定 位板在圆周方向不连续，有缺口，蒸汽易从缺口处漏出，应把缺口焊死。 轴封套垂直结合面有螺栓紧固的，在使用密封涂料吋要涂抹均匀并及吋 紧固，选择涂料的粘度也不宜过人，因为轴封套螺栓相对较弱，难以把 结合面紧死，也会在运行中发生泄漏。2.3法兰加热柜的漏汽问题及处理焊接在外缸上的法兰加热柜是用薄钢板制的，通蒸汽后，其与汽缸 间的热应力很大，焊口拉裂的情况较普遍，机组启动或在供汽门不严吋, 从裂口漏出的蒸汽易从端部漏出。检修时应处理裂口，不严的供汽门要 处理。2.4汽缸螺栓漏汽的问题及处理

12、汽缸结合面接触贴合不好，或汽缸内部承受的压力过大及温差作用 使汽缸法兰靠里侧有间隙，从表面上看汽缸不漏汽，而蒸汽从里侧漏到 螺栓孔再沿螺栓与汽缸的贴合面（如果接触不好或冇连通孔的话）漏出， 沙岭了电厂2号机就曾发生过这种情况。许多汽缸结合面是有螺栓加热 槽的，如果螺栓加热门不严或只要冇一处与加热槽相连的部位内结合而 漏汽，则会使所有与加热椚相通的螺栓都有漏汽的可能性。因此在修理 汽缸结合面吋要保证里外结合面都严密，并在各种条件下避免汽缸法兰 产生张口。3轴封系统3.1轴封系统漏汽的原因轴封系统是否合理，能否在任何工况下稳定运行，对轴封漏汽的影 响很大。有些机组尽管轴封间隙调得很小，可漏汽的情况

13、仍然存在，往 往是由于轴封系统冇问题所致。通常轴封系统存在以下主要问题。3. 1. 1轴封泄汽不畅，蒸汽从轴端漏出。泄汽不畅的原因一般是轴封管 路通流截面不够、轴封套上的泄汽口狭窄、泄汽背压高等。3.1. 2轴封系统配置不合理，高中低压轴封连在同一母管上的系统因系 统和管径配置问题，高压泄不出（漏汽）低压供不上（漏真空）。3. 1.3轴封系统设计不合理，调整门型号或口径选择不当，不同负荷下 需要频繁地手动调整系统，系统不能投自动。3.1.4轴封冷却器、加热器的面积不足，轴封风机负压不够。3.2轴封系统问题的处理3. 2. 1轴封系统管路必需有足够的通流面积，高中压侧的泄汽管路直径 耍确保满负荷

14、情况泄汽通畅。高屮压缸分缸机组比合缸机组泄汽量大得 多，泄汽管道-定要有足够的通流能力。轴封供、泄汽口狭窄的处理较 困难，在轴封套不更换的前提下可以把泄汽口沿圆周方向加长，焊接无 圆角处的管接头过渡。3. 2. 2目前比较成熟的轴封系统是自密封系统，即高压侧的泄汽给低压 供汽。许多进口机组采用这种系统，国内机组轴封系统的改进推荐采用 这种系统。但是，改造成这种系统的机组应该注意：（1）高屮压侧泄汽 和低压侧的供汽管及两者的连通母管直径要足够大，才能取消高低压供 泄汽分管上的截门，保证高压泄汽点的压力和低压供汽点的压力基本接 近；（2）高中压轴封一挡、二挡泄汽背压考虑再降低12个等级，即原 来接

15、在第n段抽汽的可以直接接到或另接一路到第n+1或第n+2段抽 汽管上去；（3）做好高压泄汽到低压供汽前的蒸汽降温工作，避免低压 供汽温度过高，冇些机组采用混合式降温方法，其效果和口j靠性都不太 好。ge公司生产的机组采用的方法比较巧妙，它是将低压供汽管在凝结 器内环绕近一周，利用低压排汽对供汽进行冷却。在凝结器内管路上加 装一疏水器，疏出可能出现的凝结水。为保证低压供汽有一个合适的温 度，供汽管在凝结器内的环绕长度应经试验确定。3.2.3降低四漏（末挡）泄汽背压的措施：（1）壇加轴封冷却器过水量， 改折流，加粗凝结水出入口管径；（2）选择负压大的轴封风机；（3）更 换大而积的轴封冷却器。3.2

16、.4有些机组使用的窗口式调整门很不好用，应选择口径合适、性能 良好的气控薄膜调节阀作为轴封供泄汽的调节阀，使调整门能够从启动 到带满负荷全过程投入。3.2.5原国产200 mw机组的轴封系统设计不合理，系统不稳定，在负 荷变动时经常出现凝结器漏真空、轴封漏汽的情况。本文推荐参照陡河 电厂轴封系统改进方案（见图3）进行改造。多年实际运行证明这个改造 方案是比较成功的。1,汽缸结合而漏汽的处理（1）确定汽缸是否变形及间隙的部位和大小紧三分之一法兰螺栓检查结 合面的严密性如果间隙分布较均匀，则应优先考虑螺栓紧力和涂料质 量问题如果间隙只出现在局部，则应标记间隙的部位，吊开上缸，清净 结合面，用长平尺

17、和塞尺或深度尺，在下缸结合面上特别是有标记的那 一段仔细测量，以确定平尺与法兰平面之间隙的形状和大小，如图2-64 所示.用长平尺和塞尺测量下缸法兰平面可能出现两种情况:一是间隙均匀且 成规律性分布，如沿轴向两端小中间大(反映下缸静垂弧)，则可肯定结 合面间隙是由上粧的变形造成的;二是确实存在局部凸凹，此时应作好 间隙的图形和尺寸记录在前种情况下，只需处理上缸法兰平面的变形. 无论一二种情况,都应将上缸翻转清净，作与下缸同样的测量和记录.(2) 确定法兰平面变形的处理方法对上述测量记录进行分析对于变形大因而间隙面隙大的汽缸,应进行 结合面研刮；对于局部变形或凹坑较深的法兰平面，一般采用先刷镀或

18、喷涂,然后研 刮的办法处理.(3) 法兰结合面的研刮先用长平尺或大平板和刮刀对上缸法兰结合面进行研刮，直到该平面符 合质量标准，再以合格的上法兰平面为基准对下缸法兰平面进行研刮.方法简介如下：在下缸法兰结合面上均匀地涂一层很薄的红川，扣上缸并小距离来冋拖 动,让上下法兰面对研.吊开上缸，根据着色情况修制下法兰面上的高点. 当应刮去的金属厚度0. 2mm时,可先用抛光机或平面打磨机打磨，并用 平尺跟踪检查间隙变化，然后用细油石将打磨过的表面磨光洁,清净表 面,再用上缸法兰进行着色研磨，直到凸点刮平，间隙消失.研磨质量标准:任取的lcm2平面内有12个红丹斑点且无沟痕等损伤 即为合格.(4) 结合

19、面法兰刷镀刷镀也称涂镀，系应用电镀原理和电焊工艺在法兰面上涂镀一薄层金属. 该法简单易行，质量町靠，适用于面积不大而凹坑较深的平面修理，镀层 厚度可在0. 001-1. 5伽范围内根据平面变形情况控制涂镀后的结合面 仍需进行研刮，以修去凸出点，故涂镀层应比原法兰平面高出0. 010. 02mm.后续工序及耍求与(3)所述相同.刷镀已广泛用于汽缸结合面的修复，但需有专用设备并由专业人员操作 才能实行.(5) 结合面法兰喷涂喷涂是利用专用喷枪喷岀的高温气体，将置于其中的金属丝熔化并吹成 雾状，喷涂于经过特殊处理的法兰面凹入部位这种工艺的特点是汽缸 受热量少，不会发生变形,涂层与法兰面结合紧密且具有

20、一定孔隙度，利 于压实密封.喷涂前，划定的法兰面应清除杂质，油污和氧化层,再进行电火花拉毛处 理,将该处表面拉成粗糙的毛面，以便涂层与法兰母材金属的牢固结合. 喷涂后按(3)所述方法研刮法兰结合面.由于涂层的密度为其材料本身 的85-95%,故喷涂面最终应高于原法兰平面0. 030. 05mm,以便压实后 保持结合面的严密性.喷涂工作有相当的技术难度，故也应由有专门经验的人员进行.(6) 加焊密封带当间隙面积不大，冇较明显的汽流痕迹时,可在与漏汽流垂直的方向用 电焊堆成一条或两条宽约810mm的密封带,连接间隙图形的两边，修平 后进行研刮完工后扣空缸检查应无间隙此法简单易行，但需慎重行事, 以

21、防施得操作不当产生裂纹当汽缸材料为合金钢时更应注意采取必要 的防范措施.(7) 在间隙部位垫钢丝布或在涂料屮加铁粉此法仅适用于缸内外压差 不人(如中，低压缸)间隙小于0. 1mm,且变形面积不犬的结合面漏汽处 理.(8) 在发电任务紧，不允许长时间停机等特殊情况下，作为应急措施，可 在漏汽段的结合面上，下汽缸之间施一薄层密封焊不得不采用此方法 时,也需慎重并得到有关领导的批准.(9) 汽缸结合面检修验收标准验收方法:未加结合面涂料时，按冷紧要求紧固1/3螺栓,用塞尺检查.合格标准： 高压缸:0. 03mm塞尺自内外两侧检查均不得塞入. 中压缸:0. 05mm塞尺自内外两侧检查，一般不得塞入;个

22、别塞入部分不 得超过汽缸法兰密封宽度的1/3. 低压缸:0. 05mm塞尺不得塞通;在法兰同一断面处，从内外两侧塞入长 度总和不得超过汽缸法兰宽度的1/3.高中压和低压内缸及其中的静叶环，持环，分流环等的中分面间隙要求 可查阅标准汽轮机汽缸密封脂及汽缸间隙的处理方法汽轮机汽缸密封脂是用于火力发电厂汽轮机汽缸结介面的密封剂，要求在高温、高压、高负荷工况下, 长期运行、性能稳定。汽缸密封脂主要由两部分组成的，即油脂和固体粉料组成。汽缸密封脂主耍用于汽 轮机汽缸结合面的密封，汽缸密封是金属对金属的密封接触，汽缸密封脂在缸面密封区形成油膜粘性油时, 才对能达到严实密封，汽缸密封脂的质量直接影响汽缸的密封效果。汽轮机汽缸、轴封套运行中漏气，若漏气量不大，可以暂时不作处理。漏气严重，只有开缸大修。大 修处理方法很多，看具体设备及漏气情况而定。大致有以下几种：紧三分z法兰螺栓检查结合面的严密性。如果间隙分布较均匀，则应优先考虑螺栓紧力和涂料质最 问题。如果间隙只出现在局部，则应标记间隙的部位，笊开上缸，清净结合面，用长平尺和塞尺或深度尺 在下缸结合面上特别是有标记的那一段仔细测量，以确定平尺与法兰平面2间隙的形状和大小。若是间隙 成均匀变化，即冇规则