汽轮机低压汽封异常磨损分析及优化

汽轮机低压汽封异常磨损分析及优化
摘要：汽轮机有静子和转子两大部分。

在汽轮机运行时，转子高速旋转，静子固定，因此转子和静子之间必须保持一定间隙，不相互摩擦。

引起汽封径向碰摩的因素有很多，汽缸等部件异常变形、轴封温度不匹配、转子弯曲、安装间隙过小等都会影响动静碰磨，使汽封存在磨损情况。

本文主要研究探讨了目前深度调峰汽轮机组在部分运行参数偏离设计值过高、运行工况频繁变化情况下引起汽缸等部件变形导致汽封异常磨损的问题。

关键词：汽轮机；汽封磨损；优化
引言
随着人类社会的飞速发展与科技进步，汽轮机逐渐取代了蒸汽机与内燃机，成为人类社会的主要动力来源，其以突出的大功率和低事故率被广泛应用于机械制造，是时下最普遍的动力机械。

但低事故率不等于无事故，在汽轮机的日常运转过程中，仍需要对其进行及时检修，排除故障，确保其动力提供的稳定性。

基于此，本篇文章对汽轮机低压汽封异常磨损分析及优化进行研究，以供参考。

1隔板汽封结构特点及密封原理
汽轮机蒸汽流过汽轮机各级工作时，压力、温度逐级下降，在隔板两侧存在压差。

在这个压差的作用下，会有一部分蒸汽通过动静之间的间隙流走不做功。

隔板汽封的作用就是减少这种蒸汽泄漏，提高汽轮机运行经济性。

大中型汽轮机应用最广泛的为非接触式曲径汽封。

曲径汽封由多个顺序排列的汽封齿与转子形成环形间隙和汽室所组成。

当蒸汽依次流过汽封环形间隙和汽室时，蒸汽动能在汽封室逐渐转化为压力能，压力不断降低，直至汽封后压力。

汽封齿数越多，间隙越小，漏出的蒸汽量也越小。

在汽轮机启停过程中，由于过临界转速或其他异常情况的影响，汽封齿有与转子产生摩擦的可能。

2汽轮机润滑系统磨损的灰色预测
汽轮机润滑系统磨损的灰度预测基于对各机油样品所检测到的４０℃运动黏度、酸值、水分含量与Ｆｅ含量。

因磨损件多含铁元素，铁元素的异常能对润滑
系统磨损急性预测。

在灰色关联度分析中，以铁元素含量为主要参数，经原始数
据变换、关联系数计算、关联度计算与排关联序，计算铁元素含量与运动黏度、
酸值、水分含量等参数的关联度并确定最大关联度。

汽轮机润滑系统磨损的灰色
预测采用经生成数列残差法优化的ＧＭ（１，１）模型对时间序列数据进行预测
并采用后验差检验对所建模型进行检验。

因本文所研究汽轮机在２０１７年１２
月进行过检修与油品处理，灰度预测模型的建立以第１～７号机油样品为训练集、８～１１号机油样品为测试集。

通过对１２号机油样品与２０１８／０８／０９
与２０１８／０９／０７所收集机油样品的实测值与预测值进行对比分析，对所
建立模型精度进行判断。

3汽轮机低压汽封优化
3.1电镜能谱分析
电镜能谱分析是利用高能电子束来扫描样品，通过激发的电子信息来反映样
品的表明形貌，并配合能谱仪进行样品的表明微区成分分析，本研究中主要是为
了观测磨粒图片中的白色磨粒和黄色磨粒，从而确定其具体成分及材质。

通过对
油中的磨粒进行电镜能谱分析，可以获知每种颗粒的具体元素组成，从而确定磨
粒的磨损来源及部位。

根据能谱结果，白色颗粒的主要元素为铁（Fe）、碳（C）、氧（O），次要元素有硅（Si）和锰（Mn）；其中C和O主要来源于残留
润滑油；Si来源于外界粉尘污染；结合铁（Fe）、锰（Mn）元素含量分析，该白
色磨粒材质为钢。

黄色颗粒的主要元素是铜（Cu）、锌（Zn）、碳（C）、氧（O），次要元素有铝（Al）和硅（Si）；其中C和O主要来源于残留润滑油；Al、Si来源于外界粉尘污染；结合铜（Cu）、锌（Zn）元素含量分析，该黄色磨
粒材质为黄铜。

经确认，磨损颗粒的材质与发电机滑动轴承轴瓦的材质相符，证
明了磨损颗粒来源于该轴瓦的异常磨损。

3.2处理EH系统故障的有效方式
（1）EH有几种类型的低油压系统，因此，错误和故障原因需要工作人员分
析数据及时解决。

如果在汽轮机检修过程中EH液压太低，可能会出现一些情况：①只有系统内液压低，油泵输出液压正常。

这个错误的原因是EH控制单元堵塞
了油箱中的滤芯，压力表有故障。

在这种情况下，要更换过滤器；②系统同时具
有正常负载，原因是控制单元安全阀或EH油系统油箱出口阀设定值过低，应根
据实际产品要求进行调整，并考虑到误差。

但如果它仍然不能满足生活方式的需要，请选择更换；③负载电流小，短路。

这是因为EH截止阀尚未完全打开。

不
幸的是，问题出在止回阀上，而不是在堵塞的管道上。

为处理这种现象，可停止
阀门，直到它第一次完全打开，如果问题没有被解决，则需要更换备用的止回阀，最后停止机器，检查和清洁管道；④和长周期负载，流量或更少。

这是因为进气
阀内的油泵早已全开、进油口滤芯堵塞或油泵叶片受损。

要解决这个问题，首先
要打开进水阀。

但如果问题仍不能得到解决，如果滤芯控制严密，则不要立即更
换过滤器。

如果叶轮油泵损坏，及时更换泵和油；⑤长时间的负载循环或高电流，故障原因是发动机的气缸被磨损，蓄能器单向阀未关闭，有外部超高压泄漏孔，
工作阀内部泄漏更严重，则必须更换内部排放阀和废油容器。

如果回油阀没有关闭，关闭阀门，检查外漏孔，更换垫片，保证密封性。

（2）EH油温误差过大，
检修必须检查实际油温。

如果油温正常，则更换温度计。

如果这种情况为真，则
可能是油冷却器中的冷却液堵塞或EH系统内部存在泄漏。

作为第一个解决方案，检修应检查和清洁EH冷却器以避免严重污染。

要解决后者，必须根据实际情况
加以克服。

如果旁通阀内部存在泄漏，EH油系统中的压力可能会增加。

因此，必
须更改设置来实现冷却目标。

对于内部泄漏阀，必须检查检修阀的一般状况。

在
磨损和足够的EH耐油性的情况下，快速进行更换，以避免内部泄漏。

如果阀芯
和阀膜片磨损造成内漏，检修应检查密封件，对磨损的设备进行修理或更换，然
后启动机组检查油温是否正常。

3.3调节保安系统故障检修对策
针对密封圈装配不到位的问题，检修人员严格按照相关规定重新安装密封配件，安装过程中确保密封圈起密封作用，一旦出现规格不匹配的问题要做到及时
更换；若在安装过程中出现油缸漏油问题，必须及时对阀杆进行检修，损伤不大
的情况下及时修复，若阀杆无法使用则要及时更换，重新装配。

当错油门滑阀出
现故障时，应及时停止汽轮机运转，更换错油门滑阀，对更换下来的配件进行粘贴。

粘贴时应注意，清理接口表面，将粘黏剂用刮刀清理干净，确保粘接牢固，粘接过程严格按照相关规定执行。

结束语
针对参与快速调峰频繁变工况运行的汽轮机，低压内缸上下半结构刚性不一致更容易出现汽缸变形翘曲的情况。

汽缸变形导致隔板汽封与转子间隙变小，甚至间隙消失，最终使汽封齿过度磨损。

对频繁变工况启停的调峰汽轮机，汽缸结构设计时应尽量做到上下半刚性的合理匹配，合理选择汽封型式和间隙，使汽缸动静变形协调，减小对汽封间隙的影响，提高汽封密封效果，保证机组安全性和经济性。

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