TRT機組軸端密封及軸承油擋的應(yīng)用及改進

【摘 要】透平機的軸端煤氣泄漏和發(fā)電機的軸承油封泄漏為其實際運作中常見故障之一，結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)特點及密封形式，通過改進完善，透平機軸端煤氣泄漏和發(fā)動機軸承油封泄漏得到有效改善。

【關(guān)鍵詞】TRT透平機；碳環(huán)密封；軸承油擋；改進

【Abstract】Bearing seal the shaft gas turbine generator leaks and leaks as one of its common faults actual operation， combined with the structural characteristics of the device and sealed form， through improved， the shaft gas turbine engine bearings and seals leaks leakage has been effectively improved.

【Key words】TRT turbine；Carbon ring seal；Bearing oil block；Improvements

0 前言

TRT 是高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置的簡稱，是利用高爐煤氣壓力能及熱能，通過透平機膨脹做功驅(qū)動發(fā)電機的回收裝置[1]。在正常運行時，TRT機組能代替高爐減壓閥組，很好地調(diào)節(jié)、穩(wěn)定高爐壓力，對爐頂壓力控制靈敏，波動幅度小，故對保證高爐的順利運行及增產(chǎn)有良好的作用。

在實際運行中，透平機的軸端煤氣泄漏和發(fā)電機的軸承油封泄漏為其故障的顯著表現(xiàn)之一。軸端煤氣泄漏和軸承油封泄漏浸泡發(fā)電機線圈不僅造成嚴(yán)重的環(huán)境污染及較大安全隱患，還影響TRT機組的效率和使用壽命。包鋼燃氣廠6套煤氣余壓透平發(fā)電機組上采用了梳齒密封和碳環(huán)密封技術(shù)，通過實際運行中的改進和完善，現(xiàn)透平機軸端煤氣泄漏和發(fā)動機軸承油封泄漏得到有效改善。

1 梳齒迷宮式密封在透平機軸端密封的應(yīng)用

梳齒密封是旋轉(zhuǎn)機械密封裝置最為常見的一種，由一組環(huán)狀的密封齒片組成，齒和軸之間形成一組節(jié)流間隙與膨脹空腔，通過節(jié)流膨脹產(chǎn)生壓力降和耗散能量來實現(xiàn)密封[2]。因其結(jié)構(gòu)形式簡單，加工制造方便，維護簡便，以及長期使用而具有的可靠性等特點，被廣泛應(yīng)用于TRT透平機組軸端密封。

1.1 充氮梳齒迷宮式密封

為防止軸端高爐煤氣泄漏，簡單的迷宮式密封不能有效地隔離煤氣，充氮式梳齒迷宮密封（如圖1）其原理是通入比透平機內(nèi)高爐煤氣壓力高0.02-0.03MPa的氮氣，氮氣向透平內(nèi)流入的部分，有效地阻止了高爐煤氣的外漏，因4#、6#TRT透平機前后支撐軸瓦在機殼外側(cè)，大量的氮氣可直接向壓力更低的大氣中泄漏，造成無效泄漏。

圖1 充氮梳齒迷宮式密封

2 梳齒迷宮式加充氮碳環(huán)密封

梳齒密封由密封齒片之間形成節(jié)流間隙與膨脹空腔實現(xiàn)密封，其梳齒一般由0.3-0.5mm左右的不銹鋼片鑲嵌在轉(zhuǎn)子及密封體內(nèi)，在機組長期運行及檢修中，存在梳齒磨損、倒伏等現(xiàn)象，致使梳齒的配合間隙不合理，機組軸端煤氣泄漏加大的問題。梳齒迷宮式加充氮碳環(huán)密封（如圖2）是通過轉(zhuǎn)子上鑲嵌的梳齒與碳環(huán)相配合形成節(jié)流間隙與膨脹空腔，碳環(huán)的使用避免了機械振動引發(fā)的梳齒磨軸問題，有效降低了梳齒的磨損，延長了梳齒的使用周期。

圖2 梳齒迷宮式加充氮碳環(huán)密封

3 碳環(huán)密封在透平機軸端及發(fā)電機軸瓦密封油檔的應(yīng)用及改進

碳環(huán)密封屬于浮動環(huán)密封，依靠密封碳環(huán)與轉(zhuǎn)子形成密封，是一種密封性能優(yōu)異的高效密封技術(shù)。碳環(huán)密封的密封碳環(huán)以石墨基為主，浸漬樹脂、金屬等材料以增強密封碳環(huán)的強度、韌性、耐磨性和溫度適用性。碳環(huán)密封的結(jié)構(gòu)形式多樣，其結(jié)構(gòu)包括環(huán)形密封腔體和環(huán)形碳環(huán)，密封腔體內(nèi)有環(huán)形槽，槽內(nèi)裝有環(huán)形石墨密封環(huán)。

3.1 充氮式碳環(huán)密封

因充氮式梳齒迷宮密封不能有效封堵煤氣泄漏，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點，在透平機前后支撐軸瓦外側(cè)安裝充氮式碳環(huán)密封裝置（如圖3）。通過碳環(huán)后部的彈簧將分瓣的碳環(huán)箍緊成整圈，彈簧可以使密封碳環(huán)具有徑向收縮功能，隨著密封碳環(huán)的磨損，在彈簧的預(yù)緊力作用下減小碳環(huán)與轉(zhuǎn)子的密封間隙，實現(xiàn)了密封間隙的自動調(diào)節(jié)。

圖3 充氮式碳環(huán)密封

3.2 碳環(huán)密封油檔

TRT發(fā)電機前后軸瓦油封一般采用浮動式油檔，隨著油檔運行的磨損，常出現(xiàn)密封油滲漏現(xiàn)象。目前多數(shù)發(fā)電機組前后軸瓦油封采用復(fù)合高分子聚四氟乙烯浮動式油檔與梳齒密封相配合，在實際運行中，常出現(xiàn)潤滑油向軸瓦端蓋泄漏現(xiàn)象，使軸瓦周邊地面及設(shè)備表面油漬污染，清掃繁瑣且困難。

2012年由于包鋼燃氣廠1#TRT機組潤滑油排污風(fēng)機故障，潤滑油回油不暢，發(fā)電機軸瓦潤滑油泄漏量增加，部分泄漏潤滑油滲入至發(fā)電機機殼內(nèi)。有幸點巡檢發(fā)現(xiàn)及時，打開發(fā)電機邊蓋檢查發(fā)現(xiàn)線圈上有微量的潤滑油，避免了抽發(fā)電機轉(zhuǎn)子及清理機殼的檢修時間。一旦泄漏油浸泡線圈導(dǎo)致電機燒毀，其維修周期長，直接經(jīng)濟損失就將高達百萬元。在之后的檢修中，將復(fù)合高分子聚四氟乙烯油檔改為碳環(huán)密封油檔，其結(jié)構(gòu)與充氮式碳環(huán)密封基本相同，不同之處在于沒有密封氮氣接口（如圖4）。經(jīng)安裝使用至現(xiàn)在，運行狀態(tài)良好，未出現(xiàn)密封油泄漏的現(xiàn)象，密封碳環(huán)也未進行更換。

圖4 碳環(huán)密封油檔

3.3 充氮式碳環(huán)密封及碳環(huán)密封油檔的改進

透平機組最早采用碳環(huán)密封及密封油擋為“2瓣直口”式結(jié)構(gòu)，隨著機組的運行，轉(zhuǎn)子與密封碳環(huán)不斷的碰磨，使密封間隙不斷增大，煤氣及潤滑油泄漏量逐步加大。為改進備件使用狀態(tài)，配合廠家技術(shù)人員檢查后發(fā)現(xiàn)碳環(huán)斷面切口為直口形式使得上瓣碳環(huán)在開口處卡滯，無法徑向縮小補償磨損而不斷增大的間隙。通過實踐應(yīng)用的改進和完善，由原來的“2瓣直口”形式改進為“4瓣Z字”形式（如圖5），瓣數(shù)的增加有效的加大了密封間隙的調(diào)節(jié)量，“Z字”形式結(jié)合面的改進使得碳環(huán)可以徑向自由收縮，改善了因碳環(huán)磨損密封間隙變大導(dǎo)致的失效，大大提高了碳環(huán)的使用周期。

（a）2瓣直口形 （b）4瓣Z字形

圖5

4 結(jié)束語

透平機的軸端密封和軸承油封泄漏為現(xiàn)場設(shè)備實際運行常見故障，通過包鋼TRT機組碳環(huán)密封的實際應(yīng)用、改進及完善，發(fā)現(xiàn)碳環(huán)密封技術(shù)在處理軸端密封和軸承油封滲漏現(xiàn)象有很好的效果，因此可以考慮在其它未采用碳環(huán)密封及碳環(huán)密封油檔的設(shè)備上應(yīng)用。并加強碳環(huán)材質(zhì)選型、碳環(huán)與環(huán)形槽的配合間隙及裝配精度等問題上的研究。

【參考文獻】

[1]劉希琳.TRT裝置高爐爐頂壓力控制系統(tǒng)研究與設(shè)計[D].杭州：浙江大學(xué)，2008.

[2]任曉善.化工機械維修手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[責(zé)任編輯：曹明明]