組合式密封油擋在600MW機組一次風機電機軸瓦上的應用
2012-02-09作者：季廣輝 王 穎
摘 要：河北國華定州發電有限責任公司國產600MW機組一次風機電機軸瓦油擋運行中漏油嚴重，通過對電機軸瓦油擋改造消除油擋漏油問題，提高了設備安全運行的可靠性，延長了設備的使用壽命，是同類型設備改造的成功實踐。
關鍵詞：一次風機；軸瓦油擋；風機電機河北國華定州發電有限責任公司600MW機組一次風機電機軸瓦在運行過程中普遍出現了漏油現象，在機組正常運行過程中無法進行處理。軸瓦漏油不僅污染環境還會降低電機的使用壽命，嚴重時會影響到風機運行的可靠性，因此解決電機軸瓦漏油勢在必行。
河北國華定州發電有限責任公司一期工程為2×600MW上海鍋爐廠有限公司生產的2008t/h亞臨界參數汽包爐，采用控制循環、一次中間再熱單爐膛、四角切圓、平衡通風、固態排渣、露天布置燃煤鍋爐。風煙系統安裝兩臺由上海鼓風機廠生產的PAF19-12.5-2型雙級動葉可調軸流式一次風機，為并聯運行。配備上海潤滑設備廠生產的型號為XYZ-16GA的稀油站供電機軸瓦潤滑，配備德國TLT技術液壓潤滑油站為動葉調整提供動力。一次風機做功所產生的一次風，一部分通過SAH-Ⅱ-3DZ2790X4340X450型暖風器，進入三分倉空預器進行加熱后再進入磨煤機，干燥原煤和合格煤粉進入噴燃器，另外一部分冷風通過旁路進入磨煤機入口與熱一次風混合后作為磨煤機出口溫度的調節風。
一次風機電機為上海電機廠YKK710－4型三相異步電動機，配有兩個DQY型端蓋式球面滑動軸承。原產品軸承密封為非金屬浮動密封圈，密封效果不很理想，在運行期間滲漏油情況比較嚴重，且一次風機正常運行期間無法停運，不能及時處理滲漏油。既損失潤滑油、污染環境，同時漏油進入電機還會縮短電機使用壽命。
風機型號：PAF19-12.5-2
風機內徑：1884mm
葉輪直徑：1258mm
葉輪級數：2級
每級葉片數：24片
葉片調節范圍：-30°～ +20°
液壓缸缸徑和行程：Ф336/H50
電動機功率：2500kW
一、漏油原因
電機軸瓦油擋采用的非金屬浮動密封圈屬于流阻型非接觸式動密封，是依靠密封間隙內的流體阻力效應而達到阻漏目的。由于存在間隙，避免了固體摩擦，適用于高速情況，既可封堵液體，也可封堵氣體，但泄漏量較大，某些情況下還須配置比較復雜的密封輔助系統。結合結構特性分析漏油原因為：
（1）內外環之間配合沒有密封裝置。浮動內環與金屬外環之間以滑道嵌入方式配合，兩者之間沒有密封措施，同時，在設備長時間運行后，內環與外環結合處必然磨損，間隙加大，導致滲漏。
（2）內環與軸無間隙配合，不能跟蹤軸心運行中的正常漂移，軸的運動軌跡是橢圓，軸心一直處在漂移狀態，導致長時間運行磨損嚴重，安裝初期的理論效果不能長時間延續保持。
二、解決方案
在一次風機電機軸瓦兩端安裝組合式密封油擋（如圖1），替代原非金屬浮動密封圈油擋，提高密封性能，達到零泄漏，河北國華定州發電有限責任公司在1號機組A級檢修和2號機組C級檢修中分別對在裝的4臺一次風機進行實施。
（1）對一次風機電機兩端油擋改造位置的實際工況進行測繪，并結合圖紙進行加工、安裝、調試，不對原有結構進行大的改變。
（2）改造后的油擋在啟、停機及運行時不滲油、不漏油，4年內無泄漏，符合火力發電廠安全標準。
（3）改造后的油擋不傷軸。
（4）油擋設計成剖分式，安裝檢修方便，調整靈活。
2.改造原理
（1）為避免內環因重力作用而產生磨損，大多數公司都在內環下部或兩側成120°角安裝了去重彈簧，力求將內環重力平衡為零。河北國華定州發電有限責任公司改造前使用油擋內環無去重裝置，而在實際中很難平衡為零。在調整彈簧時，根本無法確定運行狀態下彈簧彈力的大小。換言之，彈簧的調整是在冷態、靜態的狀況中進行的，熱態、動態時彈力大小根本無從把握。
利用磁力吸合（引進預埋磁石技術，將磁力內環吸合在外環上）產生的摩擦力將去重彈簧與重力的平衡余力再平衡為零。這樣無論熱態、動態時軸處于何種位置，內環都體現出零重力的特質。
而接觸式油擋（縮頸式）因為一直與軸無間隙運行，安裝初期可能效果還好，但有接觸就有磨損，壽命短。隨著間隙變大，密封效果就會打折扣，出現泄漏嚴重的情況，還極有可能引發風機振動。
（2）內環與軸動態同心竄動。內環對軸顯現了零重力，但軸的運動軌跡是橢圓，軸心一直處在漂移狀態，這樣就會與內環發生接觸。為解決這個問題，將內環與外環在徑向設計有3～5mm退讓間隙，內環既寬又輕，壓強低、動量小、退讓空間大，這樣軸心漂移或撓度彎曲而改變軸心位置時，內環也能實時跟蹤軸心并停留在新的平衡處，從而保證油擋始終處在良好的密封狀態。
（3）內環與外環間隙的密封。內環相對外環有了運動，能否保證內外環的接觸面密封呢？其實內環自身具有良好的潤滑性說明其有著極低的摩擦系數，這樣必然要有足夠的磁力吸合力才能做到內環零重力。由內環的摩擦系數可推得吸合力是何等之大，且根據每套油擋的工況嚴格配置磁力，如此大的吸合力能保證內外環間隙始終處于密封狀態（改造前使用油擋無密封裝置）。
（4）其他輔助結構。外環上的回油網能起到除灰的作用。油擋設計為剖分式，安裝檢修方便，調整靈活。
3.具體改造方法
一次風機電機軸瓦油擋改造在大修設備解體后現場進行實地測繪，根據設備尺寸加工軸封并進行安裝調試。
施工流程：施工技術準備→軸瓦解體→實地測繪→軸封制作→軸封改進→進行安裝→調整間隙→設備試運。
（1）電機軸瓦解體：拆下電機風扇部分；拆除電機端蓋，軸瓦上蓋解體并測量瓦頂間隙后吊下上蓋；松開軸瓦連接螺栓，測量軸頂、瓦口、推力、膨脹間隙；用千斤頂頂起電機轉子，翻出下軸瓦；檢查軸頸、下軸瓦。
（2）軸封測繪：根據承力端、推力端不同尺寸進行測量，繪制加工圖紙，制作密封裝置（如圖2、圖3）。
（4）安裝調整：清理軸承油室；用千斤頂頂起電機轉子，放入下軸瓦；測量瓦口、推力、膨脹間隙；扣上瓦，壓鉛絲測量軸頂間隙；安裝軸封，調整間隙。
（5）安裝工藝及標準：，將軸徑上安裝內環位置的表面擦干凈，并用細砂紙拋光，如果軸上有溝槽，應將溝槽兩側打磨光滑，不能有突起。第二，鋼外環的安裝。將外環上的止動鍵取下來，然后將外環與原齒片式油擋的外擋用原來的螺栓組合在一起，同時注意水平結合面必須與外擋保持一致。在主軸放回之前如具備條件應先安裝好下半環，主軸定位后，將內環先試裝上，查看左右位置必須考慮主軸在啟機之后的前后竄動。如不合適及時調整外環的左右位置，注意外環上下兩半左右位置必須一致。調整好后取下內環等，扣缸之前再重新安裝內環。再次安裝內環時，必須在軸徑上涂好潤滑油，同時調整內環的上下間隙，即調整彈簧，使內環與軸的間隙達到上面1/3下面2/3。同時在內環的上部儲油池加足夠的潤滑油，并充分轉動內環促使內環內表面均有充足的潤滑油形成油膜；然后將鍵安裝好扣蓋，扣蓋過程中必須在現場觀察以免瓦蓋偏移壓壞內環上半部。第三，鋁合金外環的安裝。先試裝外環，查看外環齒處與軸的間隙值，一般應按如下要求進行調整。直徑在250mm以下的間隙值為：0.05～0.15mm，內油擋直徑為200mm,
外油擋直徑為220mm。調整好間隙值之后再按照鋼外環的安裝工藝進行安裝，安裝后應調整外環齒處的間隙值，使之達到上部2/3下部1/3。
（6）一次風機電機軸瓦油擋間隙測量記錄如下（注：風機側為外油擋，電機側為內油擋）。
1）①一次風機外環齒與軸的間隙（單位mm）。
#2軸瓦風機側： #2軸瓦電機側：
②一次風機外環齒與軸的間隙。
#2軸瓦風機側： #2軸瓦電機側：
2）①一次風機外環齒與軸的間隙（單位mm）。
#2軸瓦風機側： #2軸瓦電機側：
②一次風機外環齒與軸的間隙。
#2軸瓦風機側： #2軸瓦電機側：
三、改造效果
河北國華定州發電有限責任公司通過兩次機組檢修對一期工程在裝的4臺一次風機電機軸瓦油擋進行改造，用組合式密封油擋替代原非金屬浮動密封圈油擋，提高了油擋密封性能，試運后效果良好，無滲漏情況發生。
此次一次風機電機軸瓦油擋改造費用（見表1）嚴格控制在預算費用之內。
表1 4臺一次風機電機軸瓦油擋改造實際發生費用明細（單位：萬元）
通過電機軸瓦油擋改造使用組合式密封油擋消除了兩側油擋漏油情況，提高了設備運行的可靠性，延長了設備的使用壽命，減少了對周圍環境的污染，降低了設備維護的工作量。同時為公司創優、NOSA評審工作順利完成奠定了堅實的基礎，在同類型設備上有較大的推廣應用價值。
參考文獻：
[1]吳民強.泵與風機節能技術問答[M].北京:中國電力出版社,1998.
[2]商景泰.通風機手冊[M].北京:機械工業出版社,1994.