王亮亮　李強　張磊
（包鋼〈集團〉公司燃氣廠，內蒙古包頭，014010）

　　【摘　要】透平機的軸端煤氣泄漏和發電機的軸承油封泄漏（lòu）為其實際運作中常（cháng）見故障之一，結合設備結構特點及密封形式，通過改進完善，透平機軸端煤氣泄漏和發動機軸承油封泄漏得到有效改善。
　　【關鍵詞】TRT透（tòu）平機；碳環密封；軸承油擋；改進
　　0　前言
　　TRT是（shì）高爐煤（méi）氣餘壓回（huí）收透平發電裝置（zhì）的簡稱，是利用高爐煤氣壓力能及（jí）熱能，通過透平機膨脹做功（gōng）驅動發電機的回收裝置（zhì）^[1]。在正（zhèng）常運行（háng）時，TRT機組能代替高爐減壓閥組，很好地調節、穩定高爐壓力（lì），對爐頂壓力控製靈敏，波動幅度小，故對保證高爐的順利運行及增產有良好的作用。

　　在實際運行中，透（tòu）平機的軸端煤氣泄漏和發電機的軸承油封泄漏為其故障的顯著表現之一。軸端煤氣泄漏和軸承油封（fēng）泄（xiè）漏浸泡發電機線圈不（bú）僅造成（chéng）嚴重（chóng）的環境汙染及較大安全隱患，還（hái）影響TRT機（jī）組（zǔ）的效（xiào）率（lǜ）和使用壽命。包（bāo）鋼燃氣廠6套煤氣餘壓透平（píng）發電機（jī）組上采用了梳齒密封和碳環密封技術，通過實際運行中的（de）改進和完善，現透平機軸端煤氣泄漏和發動機軸承油（yóu）封泄漏得到有效（xiào）改善。

　　1　梳齒迷宮式密封在透平機軸端密封的應用
　　梳齒密封是旋轉機械密封裝置（zhì）Z為常見的一種，由一組（zǔ）環狀的密封齒片組成，齒和軸之間形成一組節流間隙與膨脹空腔，通過節流膨脹產生（shēng）壓力降和耗散能量來實現密封^[2]。因其結構形（xíng）式簡單，加工製造方便，維護簡便，以及（jí）長期使用而具有的可靠（kào）性等特點，被廣泛（fàn）應用於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（lú）煤氣泄漏，簡單的（de）迷宮式密封不能有（yǒu）效地隔離煤氣，充氮（dàn）式梳（shū）齒迷宮密封（如圖1）其原理是通入比透平機內高（gāo）爐煤氣壓力高0.02-0.03MPa的氮氣，氮氣向（xiàng）透平內流入的部分，有效地阻止了高爐煤氣的外漏，因4^#、6^#TRT透平機前後支（zhī）撐軸瓦（wǎ）在機（jī）殼外側，大量的氮（dàn）氣可直接向壓（yā）力更低的大（dà）氣中（zhōng）泄漏（lòu），造成無效泄漏。

　　圖1 充氮梳齒（chǐ）迷宮式密封

　　2　梳齒迷宮式加充（chōng）氮碳環密封
　　梳齒密封由密封齒片之間形成節流間隙與膨脹空腔實現密封，其梳齒一般由0.3-0.5mm左右的不鏽鋼片鑲嵌在轉子及密封體內（nèi），在機組長（zhǎng）期運行及檢修中，存在梳齒磨損、倒伏等現象，致使梳齒（chǐ）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密封（如圖2）是通過（guò）轉子上鑲（xiāng）嵌的梳齒與碳環相配合形成節流間隙與膨脹空（kōng）腔（qiāng），碳環的使用避免了機（jī）械振動引發的梳齒磨軸問（wèn）題，有效降低了梳齒的（de）磨（mó）損，延長了梳齒的使用周（zhōu）期。

　　圖2 梳齒迷（mí）宮式加充氮碳環（huán）密封

　　3　碳環密封在透平機軸端及發（fā）電機軸瓦密封油檔的應用及改進
　　碳環密封屬於浮動環密封，依靠密封碳環與轉子形成密封，是一種密封（fēng）性能優（yōu）異的高效（xiào）密封技術。碳環密封的密封碳環以石墨基為主，浸漬樹脂（zhī）、金屬等材料以（yǐ）增強（qiáng）密封碳環的強度、韌性、耐磨性和溫度適用性。碳環密封的結構形式多樣，其結構包括環形密封腔體和環形碳環，密封腔體內有環形（xíng）槽，槽內裝有環形石墨密封（fēng）環。

　　3.1充氮式碳環（huán）密封
　　因（yīn）充氮式梳齒迷宮密封不能有效封堵（dǔ）煤氣泄漏，根據其結構特點，在透平機（jī）前後支撐軸瓦外側安裝（zhuāng）充氮式碳環密封裝置（如圖3）。通過碳環後部的彈（dàn）簧將分瓣（bàn）的碳環箍緊成整（zhěng）圈，彈簧可以使密封碳（tàn）環具有徑向收縮功能，隨著密封碳環的磨（mó）損（sǔn），在彈簧（huáng）的（de）預緊力作用下減小碳環與轉子的密封間隙，實現了密封間隙的自動（dòng）調節。

　　圖3 充氮式碳環（huán）密封

　　3.2碳環密封（fēng）油（yóu）檔
　　TRT發（fā）電機前後軸瓦油封一般采用浮動式油檔，隨著油檔運行的磨損，常出現密封油滲漏現象（xiàng）。目前多數發電機組前後軸瓦油封采用複（fù）合高（gāo）分子聚四氟（fú）乙烯浮動（dòng）式油檔與梳齒密封相配合（hé），在實際運（yùn）行中，常出現潤滑油向軸瓦端蓋（gài）泄漏現象，使軸瓦周邊（biān）地麵及設備表麵油漬汙染，清掃繁瑣且困難。

　　2012年由於（yú）包鋼燃氣廠1^#TRT機組潤滑（huá）油排汙風（fēng）機故障，潤滑油回油不暢，發電機軸瓦潤滑油泄漏量增加，部分泄漏潤滑油滲入至發電機機殼內。有幸點巡檢發現及時，打開發電機邊蓋檢查（chá）發現線圈上有（yǒu）微量的潤滑油，避免了抽發電機轉子及清理機殼的檢修（xiū）時間。一旦泄漏油（yóu）浸泡線圈導致電機燒（shāo）毀，其維修周期長，直（zhí）接經濟損失就將高達百萬元（yuán）。在（zài）之後的檢修中，將複合高分子（zǐ）聚四氟乙烯（xī）油檔改為碳環密封油檔，其結構與充氮式碳（tàn）環密封基本相同，不同（tóng）之處在於沒有密封氮（dàn）氣接口（kǒu）（如圖4）。經安裝使用至現在，運行狀態良好，未出現（xiàn）密封油泄漏的現象，密封碳環也未進行（háng）更換。

　　圖4 碳（tàn）環密封油檔

　　3.3充氮式碳環（huán）密封及碳環密封油檔的改進
　　透（tòu）平機組Z早采用碳環密封及密封油擋為“2瓣直口”式結構，隨（suí）著機組（zǔ）的運（yùn）行，轉子與（yǔ）密封碳環不斷的碰磨，使密封間隙不斷增大，煤（méi）氣及潤滑油泄漏量逐（zhú）步（bù）加大。為改（gǎi）進備（bèi）件使用狀態，配合廠家技（jì）術人員檢查（chá）後發現碳環斷麵切（qiē）口為直口形式使得上瓣碳環（huán）在開口（kǒu）處卡（kǎ）滯，無法徑向縮小補償磨損而不斷（duàn）增大（dà）的間隙。通過實踐應用的改進和完（wán）善，由原來的“2瓣直口”形式（shì）改（gǎi）進為（wéi）“4瓣Z字”形式（如圖5），瓣數（shù）的增加有效的（de）加大了密（mì）封間隙的調節量，“Z字”形式結合麵的改進使得碳環可以徑向自由收縮，改善了因碳環磨損密封間隙（xì）變大導致（zhì）的失效，大大提高了碳環的使用周期。

　　圖5

　　4　結束語

　　透平（píng）機（jī）的（de）軸端密（mì）封和軸承油封泄漏（lòu）為現場設備實際運行常見故障，通過包鋼TRT機組碳環密封的（de）實際應用、改進及完善，發現碳環密（mì）封技術在處理軸端密封和軸承油封滲漏（lòu）現象有很好的效果，因此（cǐ）可以考慮在其它未采用碳環密封及碳環密封油檔的設備上應用。並加強碳環材質選型、碳環（huán）與環形槽（cáo）的配合間隙及裝配精度等問題上的研究。

　　【參考文（wén）獻】
　　[1]劉希琳.TRT裝置高爐爐頂（dǐng）壓力控製係統研究與（yǔ）設計[D].杭州：浙江大學，2008.
　　[2]任曉善.化（huà）工機械維修手冊[M].化學工業出版社，2003.

來源：《山東工業技術（shù）》