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【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
中图分类号：TH 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-041-01
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，最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。前汽封第一段漏气引致除氧器，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。
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最值得考虑的问题。
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最大，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最佳间隙。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，间隙变化最小。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。轴封下侧间隙是最小的，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。
【关键词】轴封漏气 轴封间隙 弹簧片
中图分类号：TH 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-041-01
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，最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。前汽封第一段漏气引致除氧器，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。
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最值得考虑的问题。
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最大，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最佳间隙。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，间隙变化最小。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。轴封下侧间隙是最小的，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。