孙晓敏　王钺　张月娟

（安阳钢铁集团公司动力厂）

　　【摘　要】对汽轮机轴封结构进行科学合理的再造，减少轴封漏气，从根本上解决本车间锅炉蒸汽用量增加的问题。

　　【关键词】轴封漏气；轴封间隙；弹簧片
　　一、概述
　　安钢动力厂热力二车间汽轮发电机组为N7.5-3.43凝汽式，利用本企业原本放散的二次能源进行发电，创造年近千万的经济效益，同时可改善高炉煤气、焦炉煤气、转焦炉煤气放散对大气造成的污染。
　　二、问题的提出
　　N7.5-3.43凝汽式发电机组投运初，满负荷运行时所需锅炉蒸汽大约33t/h，自2012年6月份，机组满负荷运行所需锅炉蒸汽量增长至35t/h，比以前多用2t/h蒸汽，而且机组振动值增大，汽轮机润滑油水分指标超标。我们从管道和设备漏气上去进行分析，逐一排查，Z终找出原因是轴封漏汽增加所致。
　　本文作者分析了轴封漏汽原因，经过汽封结构再造，科学合理调整轴封间隙后，密封效果良好，符合密封要求，保证了本机组运行效率和安全生产。
　　三、故障分析
　　本汽轮发电机组前后汽封均采用高低齿封结构，可有阻止蒸汽蒸汽轴向泄漏。前汽封段漏气引致除氧器，第二段漏气和后汽封相连以封汽。汽轮机开机时，汽封封汽用蒸汽由除氧蒸汽母管引入。
　　由于汽机用汽量增加2t/h，机组振动值增大，通过对轴封漏气和汽轮机润滑油水分进行分析，指标严重超标。分析原因得出是由于气缸端部轴封漏汽量较大，轴封汽压力升高，汽封溢流满足不了汽量外排的要求，造成外溢蒸汽沿着转子窜入油室内，凝结成水分进入汽轮机油中造成的。轴封漏气量增加，漏气使得油中带水，严重时造成油质乳化，严重影响到机组的经济型和安全性。
　　下图为轴封结构示意图：

　　轴封漏气量增大的根本原因是由于汽封不严，轴封系统排气不畅，轴封排气系统原设计不符合实际要求。本作者分析轴封系统中的轴封间隙和汽封弹簧片是否损坏是Z值得考虑的问题。
　　1.轴封间隙具体问题如下：
　　（1）人为把间隙调大，担心间隙小，在启动或停机中易摩擦引起振动、磨损和轴弯曲；
　　（2）汽封材料或结构有问题，机组运行一段时间后，发生汽封片倒伏；
　　（3）轴瓦磨损、轴偏移而产生振动较大，造成轴封间隙因磨损严重。
　　2.汽封弹簧片
　　汽封的好坏对汽封漏气量的影响Z大，但弹簧汽封在完成阻止漏气的过程中，弹簧片起着重要的作用，它使汽封块在活动内向轴心靠拢，保证汽封齿有一个理想的Z佳间隙。另外，弹簧片可使汽封块的燕尾紧贴在燕尾槽的内壁上，增加燕尾槽处的密封性。再者，一旦汽封和轴套相撞，汽封块可以作径向运动，减轻动静间的摩擦。总之，要求汽封片有适度的刚性，太软或太硬，都不能保证上述功能的实现。
　　本机组所采用弹簧片材质是4Cr13，在机组高温高压运行中，弹簧受热，刚度有所降低，弹性减弱。
　　四、改进措施
　　停机，打开汽轮机上盖。对轴封系统进行两方面的整改。
　　1.调整轴封间隙
　　严格执行所给定的技术要求，科学合理的进行调整。轴封间隙的调整沿转子轴向分布的规律应是外侧小里侧大。因为轴封外侧距轴支点（轴承）很近，转子、气缸垂弧、冷热态变化对轴向位移影响很小。转子过临界转数时晃动很小，不易发生摩擦。即使发生摩擦，也不会发生因晃动造成轴弯曲故障。并且这个部位间隙调的小些，对避免轴封泄露起关键作用，对于轴封里侧的情况恰恰相反，正是轴易弯曲的部位，因此轴封间隙应适当放大。即使有些漏气，也只能漏气到气缸夹层和轴封泄气管中，而不会漏到周封外面，转子的安全得到保证。当然就不是这部分越大越好，太大了会影响机组效率，使泄气室压力升高而引起轴封泄露。因此间隙大小只是相对而言。
　　轴封间隙沿四周分布从小到大的次序应该是：顺时针旋转的转子为右侧、左侧、上侧、下侧。轴封间隙受机组负荷、冷热变化影响较小，间隙变化Z小。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。轴封上侧间隙的影响因素比较多，如轴下沉、气缸支撑中心抬高、转子垂弧以及气缸垂弧发生变化，都有可能使上部汽封摩擦，因此，上部的间隙应稍微大点。轴封下侧间隙是Z小的，因为下部间隙冷热态变化因素除了和上部分相同外，还要考虑轴瓦磨损对下部间隙的影响。
　　对于本机组所采用高低齿齿封结构，当前间隙在0.35mm，根据汽封间隙技术标准（0.25～0.35mm），此次整改将汽封间隙做了适当的调整，调整到0.30mm。
　　2.更换弹簧片
　　根据汽封弹簧片的技术规定，当温度在400℃时，弹簧片的材质可选用3Cr13或4Cr13，工作温度为500℃时，可采用60Cr16M2A，因为本机组所用的主蒸汽温度在445℃左右，有时会达到460℃，为了提高弹簧片的机械性能，决定更换弹簧片，采用60Cr16M2A材质的弹簧片。
　　五、结束语
　　通过科学、合理的调整轴封间隙，采用适当刚性的汽封弹簧片，不但减少轴封漏气量，更改善了轴封效果，从根本上解决了锅炉用气增加的问题，保证了机组安全、经济的运行。

来源：《中国科技博览》2013年35期