浅析国能生物公主岭、长岭发电公司4#瓦油挡改造论文_张亚峰

摘要：汽轮发电机组轴承油挡漏油是比较常见的现象，一方面侵蚀机组台板基础，造成基础松动，临近高压汽缸一侧的油挡，如果高压汽缸汽封端间隙过大，会向外漏气，会导致蒸汽沿着转子表面进入油挡，从而使油中带水，严重时会使油质乳化，破坏油膜形成，损坏轴瓦；另一方面漏油会污染发电机静子线圈，，威胁机组的正常运行，严重时甚至可导致机组被迫停机。我单位针对长岭生物发电公司、公主岭项目发电公司油挡漏油实际情况，采取不改变传统轴承油挡结构，通过调整轴瓦上的油挡间隙, 在轴瓦加装一组油挡，增加节流环节，改变油流分布，经过一年多的试验，取得了较好密封的效果。

关键词：梳齿型密封；油挡间隙；加装；捻打

国能公主岭生物发电厂#1机组为青岛捷能汽轮机厂制造的高温高压、单缸单轴、凝汽式汽轮机。其型号C30-8.83/0.981，汽轮发电机组采用落地式轴承座，发电机转子重量由中间轴承座的3#瓦和发电机后部轴承座4#瓦支撑，轴承箱的润滑系统向轴瓦提供源源不断的、一定压力的润滑油，汽轮机发电机转子高速旋转时，会形成稳定的压力油膜，大量润滑油会从轴瓦两端流出，飞溅的润滑油会沿着转子与轴承箱的密封处渗出，轴承箱采用梳齿型密封油挡。（见图一）

图一

1修前状况：因汽轮机4#瓦震动较大，（径向最大0.05m），吉林鼎电力检修公司曾处理过四瓦，机组启动后其油挡漏油严重。停机后，从泄露痕迹看，油挡漏油部位在径向最低点最为明显，同时，油挡体与轴承座的装配槽上也有渗漏点。擦净油挡表面，测量其外侧油挡齿的两侧间隙、分别是左侧0.35mm,右侧0.33Mmm,顶部间隙是0.50mm底部间隙0.25mm, 与检修油挡的标准相差甚远。油挡检修标间隙值：两侧0.15mm-0.20mm,底部间隙0.05mm-0.10mmm,顶部间隙0.20-0.25mm.从机头视图（如图二所示）

图二

2解体检查阶段：松开四瓦轴承结合面螺栓，吊开上轴承壳，检查轴承油挡的结合面漏油情况，发现轴承结合面无渗漏痕迹，轴颈有摩擦痕迹，轴承油挡齿磨损明显。从4#瓦轴承座将油挡从装配槽拆出，，发现装配槽有存油，油挡体外缘有冲子捻打高点，很明显，油从外缘的高点与装配槽的间隙渗漏。对轴瓦上的油挡（挡油铜齿）进行间隙测量发现，下油挡底部间隙0.20mm，左侧油挡间隙、右侧油挡间隙均超标，大于0.30mm。上油挡顶部油挡间隙0.45mm上下两半油挡结合面间隙测量超过0.25mm，结合面间隙标准不超过0.05mm。

3原因分析：

3.1油挡一侧磨损严重，检修单位鼎基公司检修人员对四瓦调整中心时，未对油挡间隙进行适当调整，致使轴颈偏磨油挡。

3.2轴承油挡间隙严重超标，是油挡漏油的主要原因。

3.3采用捻打方式对油挡外缘捻打，这样做的目的虽然减少了轴颈底部与油挡齿的间隙，但两侧间隙并无减少，而且捻打的高点使油挡槽与油挡外缘配合间隙变大了，致使油挡体在安装槽支起，形成间隙，使存油从缝隙漏出。

3.4密封胶太厚，致使油挡上下两半结合面处槽道阻塞，不利于回油畅通。

3.5轴瓦上的油挡（内油挡）上半和下半结合面间隙大，安装遗留问题（厂家安装，未进行研磨调整）

4采取的措施：

4.1对轴瓦上油挡片（铜齿）处理，通过铰孔，扩大油挡片上螺丝孔，使油挡片上下能够调节，缩小油挡（铜齿）底部间隙，两侧油挡（铜齿）间隙采用捻打方式，使两侧油挡（铜齿）变宽，缩小两侧间隙，然后用刮刀将油挡（铜齿）修刮，使其变得尖锐些，更好起到密封效果。同时，这样捻打，会使油挡片端部变形，油挡片上下结合面会产生间隙，采用在平板研磨方式，使结合面间隙小于0.05mm。经过调整处理后，轴瓦上的油挡片（铜齿）底部间隙0.07mm，从机头汽轮机转向顺时针看，左侧间隙0.15，右侧0.20mm，顶部间隙0.20mm符合设计技术标准。

4.2对轴承座上的油挡处理，同理采用捻打的方式，但需要制定与油挡形状相似的弧形专用工具对镶嵌的油挡片（铜齿）进行捻打。但轴承座上的油挡由于磨损，间隙过大，捻打后，左右侧间隙0.30mm，底部间隙0.20mm，未达到检修技术标准。同时，对油挡齿之间的槽道、回油孔，清理干净。

4.3针对轴承座油挡间隙超标现状，我单位利用迷宫式密封，层层节流，降低油流速度及压力原理，在轴瓦上原有油挡片与轴承座油挡之间加装一组厚度为3MM铜齿油挡，并列固定在轴瓦上，其位置靠近轴颈的凸肩处，能够更好起到密封作用。

5改造步骤：

5.1具体加工尺寸以轴瓦上的油挡片为依据（Ф220×320）。加工前，对黄铜板用氧—乙炔火焰加热500℃左右进行退火，目的使铜板增加韧性，降低硬度，改善切削加工性，消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向。新加工油挡宽度较原油挡宽1mm，留出调整富余量。

5.2油挡的螺孔加工位置和轴瓦上的油挡孔位置一致，螺栓孔为Ф10mm，原固定油挡片的M8的平头螺栓去掉，加工M8的柱形双头螺栓，其柱形直径12MM,其长度为70MM，目的使新旧油挡二者间隔45MM。

5.3加工好部件后，先将原油挡片调整好间隙，用M8的柱形螺栓加弹簧片固定好，再调整加工后的油挡片，先用0.05塞尺插入下半油挡底部，将其固定，测量油挡片左右两侧间隙，记下数值，再用专用工具捻打，注意捻打的力度且在油挡齿边缘一致的位置，用油光锉不断修整，调好下半部分油挡，再调好上半部油挡，同时注意上下油挡片结合面缝隙，在平板上来回研磨上下油挡两端，使二者严密，0.05MM塞尺不能通过。

5.4在组装时，使油挡上下结合面与原油挡中分面错开，这样更好的密封结合面。

5.5最后，将上下油挡并列固定在M8的柱形双头螺栓上。新加装油挡调整好后，接下来回装轴承座油挡，最后回装瓦盖。

图三 轴瓦上加装新油挡齿

6注意事项：无论是轴瓦上的油挡，还是轴承座上的油挡，其两侧间隙调整，都要注意汽轮机转子旋转方向， 转子在油膜作用下，会向旋转侧偏移0.05-0.10mm若从机头看，转子顺时针方向旋转，转子将向左侧偏移，因此调整轴承油挡间隙，左侧比右侧间隙大0.10mm保证转子在轴瓦中心位置。另外，在加装油挡时，一定注意轴向间隙变化，以免汽轮发电机转子轴向膨胀，间隙过小造成摩擦。

公主岭项目机组启动后，轴承润滑油系统正常，即使轴承座油挡（外侧油挡）间隙超标，四瓦油挡仍无渗漏现象。

同样，我单位利用机组C修机会，对长岭项目4#瓦轴承油挡漏油处理，采取加装油挡措施，消除了机组自投产以来，4#瓦油挡漏油缺陷，两台机组运行一年多，改造后的轴承油挡无漏油现象。

可见，通过调整轴瓦上的油挡，使间隙调整到外油挡标准，不会使轴瓦回油温度升高，在原轴瓦油挡基础上加装油挡齿，进一步降低节流压力，利用黄铜的延展性，通过捻打轴承座油挡铜齿，使油挡间隙符合技术标准，基本保证油挡无渗漏现象。这是一种简单易行，节约成本的改造方法，在此基础上我们还可以在轴承座上油挡加装另一组油挡齿，起到事半功倍效果。

7与其他类型轴承油挡对比：

目前火电机组还使用其他几种形式的轴承油挡，如浮动环油挡、接触式油挡、零重力油挡、气密

式油挡，但这几种油挡结构较复杂，需要使用新材料、新工艺。

7.1浮动环轴承油挡：它是靠高压密封油在浮环与轴套间形成油膜，阻止高压侧流体体流向低压侧，将流体封住，因为主要是油膜起作用，故又称为油膜密封。缺点：它在正常运行中，需要一定压力的密封油形成油膜，而漏油不能满足形成油膜的条件。因此这些浮动油挡在运行中浮动环无法浮起，实际处在干摩擦的状态，需要提供一套较高压力供油设备。（见图四所示）

图四 浮动环油挡示意图

7.2接触式油挡：整套油挡采用由内、外环两部分结构组成，内环由若干分瓣与轴接触，油挡内环可以自由退让，与轴不发生任何形式的硬碰摩。使用的是复合耐磨材料-碳石墨，且该内环可跟踪轴的椭圆轨迹的变化，达到良好密封效果。（如图5所示）

图五 接触式油挡

缺点是在使用过程中，接触式油挡由于油封弹片松弛，导致内环分瓣弹不出，以及石墨内环脆性破损，导致油挡依然存在漏油现象，外环依然需要加装梳齿型辅助油挡。

7.3零重力油挡:大连华鸿公司的TE系列磁力完全密封零重力油挡 (如图六所示) ,其利用原来的外挡为基体 ,内挡由外环和内环组成。外环由螺栓固定在外挡上 ,内环凭磁力紧贴在外环内侧 ,底部有一去重弹簧片 ,凭此弹簧片的弹力平衡其重力 ,减小重力对转轴的影响 ,从而减小转轴与油挡环的滑动磨擦。它是对接触式油挡的升级。

图六 零重力油挡示意图

7.4气密油挡：利用压缩空气经过加热器加热后，变为干燥的压缩空气，通过调整阀调节，引入油挡内的空气室—气密式油挡的均压室，再由均压室把压缩空气均匀分配到内部的油挡齿中间，使油挡轴向位置中部形成正压区，根据应用空气动力学原理，利用压缩空气来堵住旋转轴的漏泄间隙，阻止润滑油向外泄露。同时轴封喷出的水蒸汽也被油挡齿尖处的压力挡住，阻挡进入轴承座内。气密式密封油挡是新兴的技术，它的密封效果最好。（如图七所示）

图七 气密油挡示意图

从中我们看到，这几类油挡各有优缺点。

8经济效益分析：接触式油挡一套需要1.6-1.8万元，气密式油挡一套3.4-3.5万多，浮动环油挡需要有一定压力的密封油，不适宜我单位机组油挡改造，零重力油挡在较大机组上应用，一套价格更高，而采用加装油挡片的工艺需要费用3500-4000元，其特点是安装简单，结构不复杂，调节方便，维护方便，一个检修期用时2-3天，可以通过调整油挡片位置，调整油挡间隙，保证油挡间隙符合技术标准。如果高压缸前汽封漏气，为防止漏汽进入前油挡，可以在高压端轴承箱采用气密油挡加梳齿型油挡的方式，会起到事半功倍效果。

汽轮发电机组油挡调整是比较繁琐且比较细致的工作，应具备一定理论知识及钳工技能，还要掌握转子运行规律，防止动静摩擦。希望有志对油挡改造者，深入研究，共同探讨，结合各自实际，研究出一套简洁、实效的油挡改造方案。

参考文献

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作者简介：张亚峰，从事电力行业检修工作，担任过安装组长及检修班长，现任国能东北检修公司安全专工，助理工程师。

论文作者:张亚峰

论文发表刊物:《电力设备》2019年第24期

论文发表时间:2020/4/30