大軸徑轉動設備強制潤滑軸封滲漏的研究與治理
2020-01-07吳俊杰
（河北國華定州發電有限責任公司）
摘 要：YKS1000-4型電動給水泵電機在運行中存在軸端油擋密封漏油現象，容易造成高壓電機線圈燒毀，存在安全隱患，嚴重影響整臺機組的安全運行?，F通過研究對比油擋密封結構型式，查找漏油原因，并將油擋改型為非接觸式螺旋密封油擋，從根本上解決了軸端密封漏油問題，大大延長了設備維護周期，提高了設備可靠性。（河北國華定州發電有限責任公司）
關鍵詞：高壓電機；軸端密封；漏油；對開型螺旋機械密封裝置
0 引言
YKS系列高壓電機被廣泛用作轉動設備的驅動設備。目前該類型大軸徑轉動設備軸端油封裝置廣泛采用的是骨架油封、銅制或鋁制及聚四氟乙烯梳齒型浮動油擋、碳晶環浮動油擋軸封。這些軸封沒有設計很好的疏導回油系統，在跟轉軸長時間運行接觸時，由于軸封密封環跟轉軸是不同種材質，接觸摩擦時會產生電暈，軸封密封環在電機高速旋轉作用下，使軸封密封環轉軸磨損間隙過大，再加上軸瓦軸封處存在內外壓差，導致軸瓦內的潤滑介質在高油位、高壓差、高轉速作用下，從軸封密封環處往外嚴重漏油。
針對此類問題，通過對同類型設備的調研和了解，選擇對軸端油封裝置進行改造。在不改變原有設備軸承座尺寸的前提下，將軸封裝置改型為對開型非接觸式密封油擋。由于整套密封裝置各個部件之間設計時都有間隙，密封部位跟泵軸不發生接觸，從根本上解決了由于磨損造成的軸封漏油問題。
1 大軸徑轉動設備軸端油封裝置運行現狀
定電公司二期660MW超臨界機組布置了6臺電動給水泵，電動給水泵電機型號為YKS1000-4，安裝方式為B3型臥式布置。電機轉子由軸瓦支撐，軸瓦潤滑為強制油循環形式。潤滑油由液力耦合器主潤滑油泵及輔助潤滑油泵提供，回油至液力耦合器油箱。電機兩側軸端密封型式為絕緣樹脂梳齒型油擋，油擋背弧側由彈簧加載緊力。
目前軸端油封裝置存在的主要問題有：
?。?）該密封油擋運行中與轉動軸長時間接觸摩擦，造成間隙逐漸變大，同時潤滑油供油壓力存在壓差，導致軸瓦內的潤滑油在高油位、壓差、高轉速作用下，從軸封密封環處往外嚴重漏油。滲漏點無法治理，嚴重影響設備整體外觀整潔度，達不到“四保持”相關標準。
（2）潤滑油由內油擋泄漏至高壓電機內，電機定子浸在泄漏的潤滑油里，定子線圈和轉子線圈受潮，造成高壓電機線圈絕緣下降，很容易造成高壓電機線圈燒毀，存在安全隱患，嚴重影響整臺機組安全運行。
（3）轉機軸封油擋嚴重漏油，溢出的潤滑油還會造成轉機水泥基礎被嚴重腐蝕，導致轉機水泥基礎發生龜裂，存在火災隱患。
?。?）軸端密封因老化過熱變形或尺寸變差，易造成軸徑磨損。
2 轉機軸封油擋結構型式的研究
下面對非接觸型銅或鋁合金梳齒型軸封油擋、接觸型聚四氟乙烯梳齒型浮動軸封油擋、碳晶石墨環浮動軸封油擋的結構、原理、優缺點進行分析。
2.1結構
銅或鋁合金梳齒型軸封油擋、聚四氟乙烯梳齒型浮動軸封油擋、碳晶石墨環浮動軸封油擋的結構主要分兩部分組成：
（1）密封端蓋；
?。?）銅或鋁合金及聚四氟乙烯梳齒浮動軸封油擋、碳晶石墨環浮動軸封油擋。其中，銅或鋁合金及聚四氟乙烯梳齒型浮動軸封油擋、碳晶石墨環浮動軸封油擋都是安裝在軸瓦上或密封端蓋的內圓上，密封端蓋下部有多個回油孔。整套密封裝置的各個部件全部是對開形式，通過端蓋上的螺絲擰緊形成完整的密封裝置。
2.2原理
當轉機轉動后，潤滑油就會沿軸向往端蓋外側溢出，潤滑油遇到銅制或鋁合金梳齒型軸封油擋及聚四氟乙烯梳齒型軸封浮動油擋、碳晶石墨環軸封浮動油擋時，潤滑油在銅制或鋁合金梳齒型油擋及聚四氟乙烯梳齒型軸封浮動油擋、碳晶石墨環軸封浮動油擋跟轉軸的作用下，潤滑油就會被甩進銅制或鋁合金梳齒型軸封油擋及聚四氟乙烯梳齒型軸封浮動油擋、碳晶石墨環軸封浮動油擋內，潤滑油靠本身的自重，就會流到密封端蓋下的多個回油孔里，并通過回油孔流進軸瓦的油池里。
2.3優點
?。?）由于整套密封裝置的各個部件全部是對開形式，便于改造現運行的轉機設備軸封油擋；
（2）改造加工成本極低，可利用原轉機軸瓦端蓋加工即可。
2.4缺點
（1）由于銅或鋁合金梳齒型軸封油擋及聚四氟乙烯梳齒型軸封浮動油擋、碳晶石墨環浮動軸封油擋跟轉軸長時間運行摩擦，產生的電暈腐蝕導致軸封油擋跟轉軸之間的間隙磨損過大，軸封油擋使用一段時間，轉機軸封油擋就會漏油；
?。?）粉塵進入銅制或鋁合金梳齒型軸封油擋及聚四氟乙烯梳齒軸封浮動油擋、碳晶石墨環軸封浮動油擋后，就會造成堵塞回油孔，軸封油擋就會漏油；
?。?）油擋跟轉軸長時間運行摩擦，產生的電暈腐蝕導致軸封油擋跟轉軸之間的間隙磨損過大，轉機軸封油擋改造后必須要備有備品配件等。
3 對開型螺旋軸承裝置與傳統軸承裝置的比較
對開型螺旋機械密封裝置借鑒了較先進的設計理念，其結構主要有四部分組成：
（1）外圓帶來福螺旋線的動擋油環；
?。?）內圓帶O型密封槽、外圓帶N個喇叭口形狀的靜擋油環；
?。?）密封鐘罩；
（4）密封端蓋。其中，密封鐘罩安裝在密封端蓋內，靜擋油環安裝在密封鐘罩內，動擋油環一端安裝固定在轉軸上，另一端插進靜擋油環外圓N個喇叭口跟密封鐘罩內圓之間的間隙里。整套密封裝置各部件全部是對開形式，扣合在轉軸上，用密封端蓋上的耳板螺絲擰緊固定，使兩半部分的密封裝置形成完整的一套密封裝置。
密封油擋原理如圖1所示。
與傳統軸端油封裝置相比較，對開型螺旋機械密封裝置的優點有：
（1）對開型螺旋密封裝置由于動擋油環外圓、靜擋油環內圓設計時帶有來福螺旋線，解決了轉機軸瓦內高油位、高油壓、高轉速運行的漏油難題；
（2）由于整套密封裝置各個部件之間設計時都有間隙，密封裝置運行時部件之間不發生摩擦現象，所以改造后的密封裝置基本不需要備品配件，同時避免了對軸徑的磨損；
（3）由于整套密封裝置全部采用對開型設計，所以便于改造現運行的轉機設備軸封油擋。
4 結語
定電公司已完成二期一臺電泵電機密封油擋改型工作，效果顯著，達到了零泄漏目標，從根本上解決和消除了轉機軸封油擋嚴重漏油的隱患，提高了設備可利用率，延長了轉機軸瓦及軸承使用壽命，提高了轉機設備運行的可靠性。另外改進后的密封裝置免維護、免備品配件，減少了設備維護量及備品配件的占用資金。
[參考文獻]
[1]阿蘭·勒貝克.機械密封原理與設計[M].北京：機械工業出版社，2016.
[2]華東六省一市電機工程（電力）學會.汽輪機設備及其系統[M].北京：中國電力出版社，2006.
作者簡介
吳俊杰（1984—），男，山西太原人，工程師，從事火力發電企業技術管理相關工作。
來源：《機電信息》雜志