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F4级燃机推力轴承喷油雾原因分析及改进措施

发布时间:2017-12-08
敬洪凯
(东方汽轮机有限公司,四川德阳 618000)
  摘 要:详细介绍了东方F4型燃气轮机推力轴承封油装置的结构和原理,对电厂运行过程中出现的推力轴承位置喷油雾现象及原因进行了分析,并提出改进措施。
  关键词:燃气轮机;推力轴承;油雾;自密封结构
  对轴承内部润滑油进行良好的密封是轴承结构设计中的一项重要内容。与蒸汽轮机不同的是,燃气轮机在启动和运行过程中没有引入辅助蒸汽来维持系统的密封性,其密封完全依靠自身结构和系统来实现。同时,由于国内的燃气轮机联合循环电厂普遍在日启停模式下运行,因此,燃机各部件、系统运行工况复杂,热冲击大。这些因素都对燃气轮机推力轴承的自密封结构设计提出了更为苛刻的要求。
  东方汽轮机有限公司引进了日本三菱重工F4型燃气轮机,其推力轴承具有结构简单、体积小、适应性强、可靠性高等特点。然而,其在某电厂燃机运行期间却出现了推力轴承箱盖上呼吸孔往外喷油雾的现象。
  1 推力轴承结构说明
  东方汽轮机有限公司生产的F4型燃气轮机的推力轴承结构件主要分为3部分,如图1所示。
其中,推力轴承密封体是对润滑油进行密封的主要结构件,在推力轴承排油烟管的抽吸作用下,其内部的气流方向如图2所示。推力轴承排油烟管道接配至排油烟风机主管道,正常情况下,推力轴承内部产生的油烟/油雾会在排油烟风机的抽吸作用下经过排油烟管道排出,油雾不会泄漏到系统外部。
  在图2中,左侧两个红色箭头表明空气从外部流入推力轴承内部,有效避免了推力轴承内部的油雾泄漏到外部。而右侧的红色箭头表示来自推力轴承瓦块一侧的油和油雾被吸入了密封体内部沟槽中,其中,油雾经过排油烟管道被抽走,剩下的油则通过底部的疏油孔最终途经推力轴承箱盖被输送到了回油管道中。具体线路图如图3所示。
  2 某电厂推力轴承喷油雾现象描述
  某电厂在机组实际运行过程中,巡检人员检查发现推力轴承附近设备表面存在大面积油迹,擦拭干净运行一天后又会出现大面积油迹。经过现场排查,最终确认油迹产生的原因为:推力轴承的左侧是燃气轮机转子和蒸汽轮机转子接配的靠背轮,机组启动后,靠背轮螺栓随转子一起高速旋转,产生鼓风效应。靠背轮箱盖上设计有呼吸孔,如图4所示。空气从右侧带滤网的吸气口被吸入靠背轮箱盖内部,然后从左侧的出气口喷出。推力轴承附件设备表面的油迹是由于出气口喷出的空气携带有油雾,油雾冷却后在设备表面形成了油迹。
  3 喷油雾原因分析
  为了彻底调查喷油雾的原因,工作人员现场打开了靠背轮箱盖、推力轴承密封体和推力轴承箱盖进行检查。移除这几个部件后,首先用压铅丝的方法检查3处气封齿上下左右4个方向的装配间隙,确认3处气封齿所有的装配间隙均满足设计要求。但在现场检查气封齿装配间隙的过程中,工作人员发现在图2所示密封体的3处气封中,最左侧气封装配槽底部积存有大量润滑油,正是此处的集油被靠背轮螺栓鼓风带走,最后从靠背轮箱盖的出气口喷出。该处的集油只能是来自推力轴承瓦块侧的润滑油,越过右侧两个气封,汇集于此。由于右侧两个气封底部均设计有输油孔,因此只能是其疏放油不畅,润滑油才能越过其气封,汇集到集油点。润滑油从推力瓦块侧汇集到集油点的路线如图5所示。
  4 改进措施
  弄清楚改型燃气轮机推力轴承自密封的结构和原理,并找到了该电厂推力轴承喷油雾的原因之后,现场提出以下改进措施:①通过抽油烟风机调整润滑油箱负压,保证其处于-3~-2.7kPa之间,并尽量靠近低值。足够的润滑油箱负压有利保证润滑油回油通畅,确保润滑油按照图3密封体回油路线图疏放到润滑油回油管道,降低其按照图5所示路线汇集的概率。②启停润滑油系统的时候,要先开启排油烟风机,建立润滑油箱负压,确保回油通畅,之后再开启润滑油泵给各个轴承供油。这样可进一步降低润滑油沿着图5所示路线汇集的概率。③在润滑油系统停运的情况下,打开推力轴承密封体底部的疏放油通道堵头,通过内窥镜检查如图3所示的疏放油回油线路是否通畅,进一步确保回油通畅。④改型燃机推力轴承靠近压气机侧的支持轴承,而压气机侧支持轴承的端面密封采用了来自压气机第6级抽气的密封空气。推力轴承断面的密封构建本来也采取密封空气的设计,但密封空气管路却没有配管。因此,现场重新进行了配管,接通了同样来自压气机第6级抽气的推力轴承密封空气管路,正好将密封空气通入集油点处的气封中。密封空气的再次引入使集油点的压力能够维持正压,封堵住来自推力瓦块方向的润滑油。
  5 结束语
  改型燃气轮机推力轴承端面密封体的自密封结构设计充分考虑了对来自推力瓦块侧的润滑油和油雾的密封。然而,在平时机组的运行、启停过程中,应特别注意润滑油箱负压和排油烟管道负压的调整,确保润滑油和油烟的回路通畅。
  该推力轴承端面密封体在装配的时候,应重点确认各个气封的间隙值是否满足设计要求。除此之外,更应确保内部部件的清洁度,避免异物堵塞其内部的疏放油通道,造成疏放油回油不畅。
  给推力轴承端面密封体重新引入密封空气后,能够有效封堵住来自推力瓦块侧的润滑油和油雾。经过一段时间的运行后,几乎再未见到从靠背轮箱盖出气口排出的油雾,推力轴承附件设备表面的油迹消失。
  参考文献
  [1]蔡青春,王景汇.M701F型燃气轮机的结构特点[J].燃气轮机技术,2009(3).
  [2]王琳.火力发电设备技术手册第二卷:汽轮机[M].北京:机械工业出版社,1999.
来源:《科技与创新》2016年第3期


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