1、汽輪機軸端漏汽原因分析及治理方法探討華北電力集團公司(北京100053)高恩清文摘汽輪發電機組軸端漏汽不僅會影響機組的經濟性和廠房的環 境，而且嚴重時會危及機組安全，為此分析了汽封間隙大、汽缸結構、 軸封系統引起漏汽的原因，并分別提出了相應的改進辦法。關鍵詞汽輪機組軸端漏汽汽封間隙汽缸結構軸封系統目前國內一些汽輪機組不同程度地存在軸端漏汽，不僅影響廠房的 環境和機組的經濟性，而且最大的危害是漏汽從油擋間隙吸入軸承箱內 會造成透平油的污染。透平油屮含水量增大，會引起油潤滑系統和調速 系統(不采用抗燃油系統的)管道、主油箱、軸承箱等設備內壁腐蝕生銹 并脫落，致使油中含有大量氧化鐵顆粒，造成軸承餌金

2、和軸徑的磨損， 調速部套的磨損和卡澀，嚴重威脅機組的安全；密封油使用透平油的氫 冷發電機，油內的水分還會揮發到氫氣中去，增加其濕度，威脅發電機 的安全；油屮顆粒引起密封瓦及對應軸徑的磨損，使密封油用油量增加, 密封油泵供油不足，嚴重時造成人量漏氮；漏汽還會使汽缸的滑銷系統 腐蝕生銹，在起停中很容易產生卡澀，汽缸中心變位，威脅軸系的安全, 茯至會造成轉子彎曲。因此消除軸端漏汽對保證汽輪發電機組的運行安 全非常必要。軸端漏汽的危害是很明顯的，漏汽的根源多數處理起來比較因難， 冇的需要合適的檢修機會，冇的需要逐步試驗和摸索。比如汽封間隙的 調整、汽缸水平結合面泄漏的處理，沒有大修揭缸的機會通常是不能

3、干 的；軸封系統要達到合理穩定的運行，必須經過多次改進和實驗。為此, 盡管許多火電廠和科研單位在消除軸端漏汽方面做了大量工作，并取得 了可喜的進展，但軸端漏汽的問題仍是火電廠的一大頑癥，致使汽輪機 透平油含水、含顆粒的問題遲遲不能徹底解決。軸端漏汽是頑癥但并不是不治z癥。國內有些機組通過多年的摸索 和整治已經從嚴重漏汽變為基本不漏汽，并積累了一套較完整的經驗， 值得借鑒。下面就軸端漏汽的原因分析和治理方法作一些探討，供參考。1汽封間隙大引起的漏汽1.1造成汽封間隙大的原因汽封間隙大引起漏汽是軸端漏汽的較常見的原因，造成汽封間隙大 的原因一般有如下幾種：(1)人為把間隙調大，擔心間隙小在啟動屮易

4、 磨擦引起振動和軸彎曲;(2)軸封間隙調整測量工藝方法不當，實際間 隙比測量得出的數據偏大；(3)汽封材料或汽封結構有問題，機組運行 一段時間發生汽封片倒伏、脫落或損壞；(4)軸瓦濟損、汽缸偏移、過 臨界軸振動大造成軸封間隙被磨大。1. 2 軸封間隙調整的原則及一般方法1. 2.1軸封間隙的調整應科學合理，不能以無限地放大來保安全。軸封 間隙調得過大，漏汽所引起的后果也會使得機組產生不安全問題。一般 來講，軸封間隙的調整應按廠家要求的標準進行，廠家沒有明確標準的, 則應參照冇關資料在運行和檢修的過程屮逐步摸索出安金合理的軸封間 隙。1. 2. 2軸封間隙的調整沿轉子軸向分布的規律應是外側（端部

5、）小，里側 大。因為軸封外側（端部）距離軸支點軸承很近，轉子、汽缸垂弧冷 熱態變化對軸封間隙影響小。轉了過臨界時該部位的晃度小，不易發生 磨擦，即使發生磨擦，也不易發生因晃度劇增造成的彎軸故障。而月這 個部位間隙調得小些對避免軸封漏汽起關鍵作用。而軸封里側的情況恰 恰相反，正是易彎軸的部位，間隙應適當放得大些，即使有些漏汽也只 能漏到汽缸夾層和軸封泄汽管中而不會漏到軸封外面，但轉子的安全卻 有了保證。當然并不是這部分的間隙越大越好，太大了也會影響機組效 率和使外擋泄汽室壓力升高引起向外漏汽，間隙大小只是相對而言。1. 2. 3軸封間隙沿圓周分布從小到大的次序應該是：順時針旋轉的轉子 為右側、左

6、側、上側、下側；逆吋針旋轉的轉子左右側次序換位。機組 從冷態到熱態帶負荷，左右側間隙變化最小，僅僅考慮轉子的轉動左右 偏心，把軸心偏向的一側適當調大些即可；軸封上側間隙冷熱態變化影 響的因素多些：軸下沉、汽缸支撐屮心抬高、轉子垂弧和汽缸垂弧的變 化等都有可能使上部汽封磨擦，因此上部的間隙應稍大些。軸封下側間 隙應該是最大的，因為下部間隙冷熱態變化影響因素除了和上側相同部 分外，還要考慮軸瓦磨損對下部間隙的影響。1.2.4軸封結構不同間隙調整的要求也不同，不銹鋼鑲片式汽封（見圖 1）在動靜部分發生濟擦時轉子吸收熱量少，可以把間隙調得小些。梳齒 式汽封（見圖2）正相反，間隙調小了對轉子安全威脅大，

7、一般把間隙調 得相對大圖1梳齒式汽封些。盡管鑲片式汽封的間隙可以調得小些，啟動后可以減少漏汽，但經 過一段時間運行，汽封片倒伏脫落較嚴重，反而漏汽量更大了。目前許 多機組已把鑲片式汽封改為梳齒式汽封。圖2 j型鑲片式汽封1.2.5軸封間隙的調整要力求準確，要充分考慮各種因索的影響，間隙 調準了即使間隙小一些也不會對軸安全構成威脅。目前貼橡皮膏測量軸 封上下間隙是一種較煩瑣的方法，但卻是常用的、有效的方法，掌握不 好容易出現偏差。盡量不要采用貼一次橡皮膏就判斷出間隙值的方法。 橡皮膏磨痕的輕重影響因素較多，只要有磨痕就不好斷定其間隙是多少。 最好是至少有兩組以上的測量數據，而且從屮找到一個沒有磨

8、痕的最多 層數和一個有磨痕的最少層數，以便比較準確地確定軸封間隙的范圍。1. 2. 6汽缸中心定位可靠牢固、避免軸瓦磨損的條件良好、機組振動小 都是軸封間隙保持較小值的條件。2 汽缸結構漏汽發生在軸端的漏汽，表面給人的印象是從軸封漏出來的，可實際上 有相當一部分漏汽來口于汽缸結合面、軸封套結合面、法蘭螺栓加熱柜、 螺栓端部、軸封管法蘭或焊口等部位。2.1汽缸結合面的泄漏及處理汽缸結合面最常發生泄漏的部位是汽缸端部，該部位的汽缸緊固螺 栓跨距大，對汽缸的約束力明顯弱于其它部位，是制造廠設計的汽缸最 大應力部位，汽缸在受到快速加熱和冷卻的作用時，其橫向變形是貓背 變形，變形的最大點首先反映在汽缸端

9、部靠軸封處，高屮壓分缸機組的 高壓缸入汽端這個問題更突出，大同二電廠的16號機和沙嶺子電廠的 1、2號機都不同程度地存在這個問題。汽缸結合面泄漏點在軸封套附近 時漏汽很容易被吸入軸承箱內。汽缸變形處理是較困難的，若冇條件， 最好是空扣缸徹底刮研結合面，變形量小的可采用局部刷鍍，變形量大 的可采用局部補焊和局部噴涂的辦法，不管采取什么處理方法，最后的 檢驗都應是結合面接觸良好和緊三分之一螺栓長度，0. 03 mm塞尺不入。 若不揭缸處理結合面漏汽，一般先保證結合面螺栓有足夠的緊力，在漏 汽的間隙內塞入合適的不銹鋼片再做密封焊，焊條一定要用抗裂性能好 的。這種簡易焊接處理法弊端多，不推薦采用。另外

10、，機組起停時，汽缸和法蘭溫差、汽缸內外壁溫差、法蘭內外 壁溫差過大，易使法蘭結合面產生內外張口，造成汽缸結合面漏汽。因 此，在機組起停過程屮必須保證其溫差在合格的范圍內。2.2軸封套結合面的漏汽及處理軸封套結合面漏汽多數是曲于軸封套變形引起的，陡河、沙電、大 二等廠一些機組就存在這類問題。軸封套變形可通過加工汽封套的結合 而來解決。冇些機組高壓缸最外而的軸封套設計成凸凹臺定位和密封， 沒有法蘭，用以解決冷熱態汽缸與軸封套徑向膨脹差的問題。這種密封 方式不合理，汽封套變形或密封面稍有不平就會發生泄漏，處理也很怵i 難。推薦一種處理方法是將軸封套定位凸臺外圓車出一道溝槽，通過汽 缸打孔和連管使該溝

11、槽與軸封四漏（外擋泄汽）管相通，泄走漏汽，使z 不直接漏到大氣屮。凸f1臺定位的軸封套的凸臺冇軸向定位板的往往定 位板在圓周方向不連續，有缺口，蒸汽易從缺口處漏出，應把缺口焊死。 軸封套垂直結合面有螺栓緊固的，在使用密封涂料吋要涂抹均勻并及吋 緊固，選擇涂料的粘度也不宜過人，因為軸封套螺栓相對較弱，難以把 結合面緊死，也會在運行中發生泄漏。2.3法蘭加熱柜的漏汽問題及處理焊接在外缸上的法蘭加熱柜是用薄鋼板制的，通蒸汽后，其與汽缸 間的熱應力很大，焊口拉裂的情況較普遍，機組啟動或在供汽門不嚴吋, 從裂口漏出的蒸汽易從端部漏出。檢修時應處理裂口，不嚴的供汽門要 處理。2.4汽缸螺栓漏汽的問題及處理

12、汽缸結合面接觸貼合不好，或汽缸內部承受的壓力過大及溫差作用 使汽缸法蘭靠里側有間隙，從表面上看汽缸不漏汽，而蒸汽從里側漏到 螺栓孔再沿螺栓與汽缸的貼合面（如果接觸不好或冇連通孔的話）漏出， 沙嶺了電廠2號機就曾發生過這種情況。許多汽缸結合面是有螺栓加熱 槽的，如果螺栓加熱門不嚴或只要冇一處與加熱槽相連的部位內結合而 漏汽，則會使所有與加熱椚相通的螺栓都有漏汽的可能性。因此在修理 汽缸結合面吋要保證里外結合面都嚴密，并在各種條件下避免汽缸法蘭 產生張口。3軸封系統3.1軸封系統漏汽的原因軸封系統是否合理，能否在任何工況下穩定運行，對軸封漏汽的影 響很大。有些機組盡管軸封間隙調得很小，可漏汽的情況

13、仍然存在，往 往是由于軸封系統冇問題所致。通常軸封系統存在以下主要問題。3. 1. 1軸封泄汽不暢，蒸汽從軸端漏出。泄汽不暢的原因一般是軸封管 路通流截面不夠、軸封套上的泄汽口狹窄、泄汽背壓高等。3.1. 2軸封系統配置不合理，高中低壓軸封連在同一母管上的系統因系 統和管徑配置問題，高壓泄不出（漏汽）低壓供不上（漏真空）。3. 1.3軸封系統設計不合理，調整門型號或口徑選擇不當，不同負荷下 需要頻繁地手動調整系統，系統不能投自動。3.1.4軸封冷卻器、加熱器的面積不足，軸封風機負壓不夠。3.2軸封系統問題的處理3. 2. 1軸封系統管路必需有足夠的通流面積，高中壓側的泄汽管路直徑 耍確保滿負荷

14、情況泄汽通暢。高屮壓缸分缸機組比合缸機組泄汽量大得 多，泄汽管道-定要有足夠的通流能力。軸封供、泄汽口狹窄的處理較 困難，在軸封套不更換的前提下可以把泄汽口沿圓周方向加長，焊接無 圓角處的管接頭過渡。3. 2. 2目前比較成熟的軸封系統是自密封系統，即高壓側的泄汽給低壓 供汽。許多進口機組采用這種系統，國內機組軸封系統的改進推薦采用 這種系統。但是，改造成這種系統的機組應該注意：（1）高屮壓側泄汽 和低壓側的供汽管及兩者的連通母管直徑要足夠大，才能取消高低壓供 泄汽分管上的截門，保證高壓泄汽點的壓力和低壓供汽點的壓力基本接 近；（2）高中壓軸封一擋、二擋泄汽背壓考慮再降低12個等級，即原 來接

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）做好高壓泄汽到低壓供汽前的蒸汽降溫工作，避免低壓 供汽溫度過高，冇些機組采用混合式降溫方法，其效果和口j靠性都不太 好。ge公司生產的機組采用的方法比較巧妙，它是將低壓供汽管在凝結 器內環繞近一周，利用低壓排汽對供汽進行冷卻。在凝結器內管路上加 裝一疏水器，疏出可能出現的凝結水。為保證低壓供汽有一個合適的溫 度，供汽管在凝結器內的環繞長度應經試驗確定。3.2.3降低四漏（末擋）泄汽背壓的措施：（1）壇加軸封冷卻器過水量， 改折流，加粗凝結水出入口管徑；（2）選擇負壓大的軸封風機；（3）更 換大而積的軸封冷卻器。3.2

16、.4有些機組使用的窗口式調整門很不好用，應選擇口徑合適、性能 良好的氣控薄膜調節閥作為軸封供泄汽的調節閥，使調整門能夠從啟動 到帶滿負荷全過程投入。3.2.5原國產200 mw機組的軸封系統設計不合理，系統不穩定，在負 荷變動時經常出現凝結器漏真空、軸封漏汽的情況。本文推薦參照陡河 電廠軸封系統改進方案（見圖3）進行改造。多年實際運行證明這個改造 方案是比較成功的。1,汽缸結合而漏汽的處理（1）確定汽缸是否變形及間隙的部位和大小緊三分之一法蘭螺栓檢查結 合面的嚴密性如果間隙分布較均勻，則應優先考慮螺栓緊力和涂料質 量問題如果間隙只出現在局部，則應標記間隙的部位，吊開上缸，清凈 結合面，用長平尺

17、和塞尺或深度尺，在下缸結合面上特別是有標記的那 一段仔細測量，以確定平尺與法蘭平面之間隙的形狀和大小，如圖2-64 所示.用長平尺和塞尺測量下缸法蘭平面可能出現兩種情況:一是間隙均勻且 成規律性分布，如沿軸向兩端小中間大(反映下缸靜垂弧)，則可肯定結 合面間隙是由上粧的變形造成的;二是確實存在局部凸凹，此時應作好 間隙的圖形和尺寸記錄在前種情況下，只需處理上缸法蘭平面的變形. 無論一二種情況,都應將上缸翻轉清凈，作與下缸同樣的測量和記錄.(2) 確定法蘭平面變形的處理方法對上述測量記錄進行分析對于變形大因而間隙面隙大的汽缸,應進行 結合面研刮；對于局部變形或凹坑較深的法蘭平面，一般采用先刷鍍或

18、噴涂,然后研 刮的辦法處理.(3) 法蘭結合面的研刮先用長平尺或大平板和刮刀對上缸法蘭結合面進行研刮，直到該平面符 合質量標準，再以合格的上法蘭平面為基準對下缸法蘭平面進行研刮.方法簡介如下：在下缸法蘭結合面上均勻地涂一層很薄的紅川，扣上缸并小距離來冋拖 動,讓上下法蘭面對研.吊開上缸，根據著色情況修制下法蘭面上的高點. 當應刮去的金屬厚度0. 2mm時,可先用拋光機或平面打磨機打磨，并用 平尺跟蹤檢查間隙變化，然后用細油石將打磨過的表面磨光潔,清凈表 面,再用上缸法蘭進行著色研磨，直到凸點刮平，間隙消失.研磨質量標準:任取的lcm2平面內有12個紅丹斑點且無溝痕等損傷 即為合格.(4) 結合

19、面法蘭刷鍍刷鍍也稱涂鍍，系應用電鍍原理和電焊工藝在法蘭面上涂鍍一薄層金屬. 該法簡單易行，質量町靠，適用于面積不大而凹坑較深的平面修理，鍍層 厚度可在0. 001-1. 5伽范圍內根據平面變形情況控制涂鍍后的結合面 仍需進行研刮，以修去凸出點，故涂鍍層應比原法蘭平面高出0. 010. 02mm.后續工序及耍求與(3)所述相同.刷鍍已廣泛用于汽缸結合面的修復，但需有專用設備并由專業人員操作 才能實行.(5) 結合面法蘭噴涂噴涂是利用專用噴槍噴岀的高溫氣體，將置于其中的金屬絲熔化并吹成 霧狀，噴涂于經過特殊處理的法蘭面凹入部位這種工藝的特點是汽缸 受熱量少，不會發生變形,涂層與法蘭面結合緊密且具有

20、一定孔隙度，利 于壓實密封.噴涂前，劃定的法蘭面應清除雜質，油污和氧化層,再進行電火花拉毛處 理,將該處表面拉成粗糙的毛面，以便涂層與法蘭母材金屬的牢固結合. 噴涂后按(3)所述方法研刮法蘭結合面.由于涂層的密度為其材料本身 的85-95%,故噴涂面最終應高于原法蘭平面0. 030. 05mm,以便壓實后 保持結合面的嚴密性.噴涂工作有相當的技術難度，故也應由有專門經驗的人員進行.(6) 加焊密封帶當間隙面積不大，冇較明顯的汽流痕跡時,可在與漏汽流垂直的方向用 電焊堆成一條或兩條寬約810mm的密封帶,連接間隙圖形的兩邊，修平 后進行研刮完工后扣空缸檢查應無間隙此法簡單易行，但需慎重行事, 以

21、防施得操作不當產生裂紋當汽缸材料為合金鋼時更應注意采取必要 的防范措施.(7) 在間隙部位墊鋼絲布或在涂料屮加鐵粉此法僅適用于缸內外壓差 不人(如中，低壓缸)間隙小于0. 1mm,且變形面積不犬的結合面漏汽處 理.(8) 在發電任務緊，不允許長時間停機等特殊情況下，作為應急措施，可 在漏汽段的結合面上，下汽缸之間施一薄層密封焊不得不采用此方法 時,也需慎重并得到有關領導的批準.(9) 汽缸結合面檢修驗收標準驗收方法:未加結合面涂料時，按冷緊要求緊固1/3螺栓,用塞尺檢查.合格標準： 高壓缸:0. 03mm塞尺自內外兩側檢查均不得塞入. 中壓缸:0. 05mm塞尺自內外兩側檢查，一般不得塞入;個

22、別塞入部分不 得超過汽缸法蘭密封寬度的1/3. 低壓缸:0. 05mm塞尺不得塞通;在法蘭同一斷面處，從內外兩側塞入長 度總和不得超過汽缸法蘭寬度的1/3.高中壓和低壓內缸及其中的靜葉環，持環，分流環等的中分面間隙要求 可查閱標準汽輪機汽缸密封脂及汽缸間隙的處理方法汽輪機汽缸密封脂是用于火力發電廠汽輪機汽缸結介面的密封劑，要求在高溫、高壓、高負荷工況下, 長期運行、性能穩定。汽缸密封脂主要由兩部分組成的，即油脂和固體粉料組成。汽缸密封脂主耍用于汽 輪機汽缸結合面的密封，汽缸密封是金屬對金屬的密封接觸，汽缸密封脂在缸面密封區形成油膜粘性油時, 才對能達到嚴實密封，汽缸密封脂的質量直接影響汽缸的密封效果。汽輪機汽缸、軸封套運行中漏氣，若漏氣量不大，可以暫時不作處理。漏氣嚴重，只有開缸大修。大 修處理方法很多，看具體設備及漏氣情況而定。大致有以下幾種：緊三分z法蘭螺栓檢查結合面的嚴密性。如果間隙分布較均勻，則應優先考慮螺栓緊力和涂料質最 問題。如果間隙只出現在局部，則應標記間隙的部位，笊開上缸，清凈結合面，用長平尺和塞尺或深度尺 在下缸結合面上特別是有標記的那一段仔細測量，以確定平尺與法蘭平面2間隙的形狀和大小。若是間隙 成均勻變化，即冇規則