周宇

摘要：针对长岭分公司炼油二部烟气轮机烟气泄漏严重，对烟气泄露原因进行了分析，提出了解决烟气泄漏问题几种方案，并在2017年全厂停工大检修中使用最优化的方案解决了烟气泄漏问题。拟在下次检修策底解决烟气轮机气封问题。

关键词：烟气轮机;气封泄漏;原因分析;检修处理

1、概述：

3#催化烟汽轮机—主风机组是长岭分公司整个炼油二部最为重要的机组，其中烟汽轮机（以下简称“烟机”）是炼油厂催化裂化装置专用透平，再生烟气中的热能和压力能通过它膨胀做功，转变为机械能，烟机输出的功率用来驱动主风机或电机，从而达到能量转化的目的，此烟机正常运行时，电机基本可以达到不做功状态，能大大的节约能源。

自2014年大检修后，烟机一直有烟气泄漏。根据2016年3月抢修过程中测量数据为：西侧：1.2mm，东侧：0.30mm。东侧间隙在标准范围内，而西侧间隙超标;总间隙为1.5mm，超过标准总间隙0.50mm-0.60mm。从而造成烟机烟气泄漏（泄漏的高温烟气将壳体保温熏黑，现场有浓重的烟气味）。

2、烟机气封（蒸汽封严环）原理：

此烟机气封采用的是蜂窝型密封，采用蒸汽密封和空气密封相结合的一种密封形式（通常称“蒸汽封严环”、“空气封严环”），属于迷宫式密封的一种。特点：无固体接触，毋须润滑，并允许有热膨胀，适应高温、高压、高转速频率的场合，蜂窝密封的原理为：在轴向方向上加设多个蜂窝孔，在蜂窝中通入比介质压力高的气体（一般都为无毒介质），一个蜂窝孔即为一道截流密封，多个蜂窝形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折（不规则）蜂窝密封的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。蜂窝式汽封能有效抑制汽流在密封腔中周向流动，在高压差、小间隙密封时，仍能保证机组的稳定运转，从而降低泄漏损失，提高机组效率，而且用蜂窝的网孔可以吸附水滴，从而有效除湿、保护叶片。先进的金属蜂窝封严结构是实现间隙密封的典型的封严结构之一，

烟机气封为两道密封（封严环），靠介质侧为蒸汽封严环，靠大气侧为空气封严环。蒸汽封严环的作用为截流烟气，降低泄漏出来的烟气量，同时利用蒸汽中的水汽少量吸收烟气中的有毒有害气体（如硫化氢等）;空气封严环的作用为阻隔内部蒸汽与介质的混合气，确保有毒有害气体不泄漏到大气中。

3、烟气泄漏原因分析：

3.1、蜂窝孔堵塞

蒸汽封严环蜂窝眼被介质和水汽混合成的固体结垢物堵住，导致蒸汽无法起到截流降压的作用。

3.2、气封间隙大

烟机为高温高压设备，对于壳体的耐热性、热膨胀等有很高要求，初步分析由于壳体在某次暖机中，壳体受热不均匀，导致壳体热膨胀存在偏差而变形，引起封严环间隙不均匀或超出标准间隙。

4、初步解决思路

若为蜂窝孔堵塞，则只需更换新的气封组件即可达到解决泄漏的问题，但根据现场实际，此气封组件仅投入使用不到两年时间，根据实际运行工况及采样分析，排除此项可能（解体检查气封蜂窝，仅发现极少数蜂窝孔被结垢物堵塞）。

按设计要求，烟机壳体气封环与转子之间的蒸汽封严环间隙应均匀为0.25 mm -0.30mm，总间隙应为0.50mm-0.60mm。根据2016年3月抢修数据，转子与壳体间的间隙为：西侧1.2mm，东侧0.30mm，总间隙为1.4mm-1.5mm，超出标准值。根据实际情况，有以下解决方案：

4.1、重新设计、制作偏心气封环

根据2016年抢修数据，东侧气封间隙（0.30mm）在标准范围内，而西侧气封间隙（1.2mm）大大超出标准值，为确保烟机左右间隙均达标，拟根据左右间隙重新设计、制作偏心气封环，即根据实际情况加厚西侧气封环。

但考虑到气封环环状各部间隙测量困难，根据实际尺寸保证所设计气封环各部间隙至标准范围难度大：若气封间隙偏小，则可能导致转子与气封摩擦，导致转子磨损等次生问题;若用标准气封环进行人工研磨，效率低且同样不能保证间隙合适;若局部测量误差导致间隙偏大，则烟机仍可能发生泄漏，气封环制造难度大的同时无法彻底解决实际问题。且壳体与转子为偏心状态，在高速运行过程中存在较大安全隐患，故不予以采用。

4.2.调整烟机上下壳体

由于气封间隙为气封环与转子间的间隙，而重新设计气封并不能完全保证间隙标准，气封环是安装在上下壳体上，故可以通过调整上下壳体的位置。但由于本次使用的气封环为标准气封环，所以壳体与转子间的总间隙仍为1.5mm，调整上下壳体位置不能保证气封间隙在标准范围内，但可以通过调整使左右气封间隙基本相等，即左右兩边均为0.70mm-0.75mm，再联系气封环厂家根据现场实际数据重新制作能使气封间隙达标的新气封环，确保在下次检修中将气封数据调整正常（0.25 mm -0.30mm）。

由于上壳体与出口管线连接，位置高，重量大，实际情况中不好处理;而下壳体上仅有一限制壳体左右热膨胀的滑销，无法使下壳体左右偏移，达到调整气封间隙的作用。但可以对此只能轴向调整壳体的滑销进行改进，改进成既可以轴向调整，又可以左右调整壳体的“滑销系统”。

5、改进过程

通过多次商讨，2017年3月底，在大检修来临之际，机修分公司技术组对旧滑销进行改造，设计出一套新的滑销系统，并在在大检修中投入使用。

由于烟机为高温设备，烟机壳体原滑销仅能起到限制壳体左右热膨胀，确保壳体只在轴向位置热膨胀的作用，若壳体左右两侧出现受热不均或其他环境因素影响，而发生壳体轻微膨胀不匀，从而导致气封间隙超标时无法进行修复。

新滑销系统由滑销、滑销基础支架、左右定位板、定位螺丝（左右各三个）组成。为确保新设计的滑销系统能对壳体左右进行调节，在保证其原有定位轴向膨胀的前提下，在新滑销基础支架上左右各增加能对壳体起到调节作用的顶丝，必要时可以对壳体左右进行调整，可将气封间隙调整至左右两侧相等。

安装前先将图一中的滑销除锈清理，测量好壳体各位置数据，确保滑销拆除后壳体位置不会发生变化后，将滑销拆除，并将基础清理干净并打磨平整，测绘原滑销各部数据，并重新设计新滑销。

将新滑销回装后，由滑销支架两侧顶丝将烟机下蜗壳进行调节，调整烟机左右气封间隙相等（均为0.7mm-0.75mm左右）后，为尽可能减少整个新滑销系统在受热后膨胀导致两侧顶丝松动或紧力发生偏差，将左右两边的各三颗顶丝分别用铁棒点焊，既不影响下次调整，又能确保顶丝紧力，使壳体处于标准位置，保证烟机左右两侧气封间隙。

6、实施效果

经过本次滑销系统的改造，3#催化烟机左右气封间隙大致相等，均为0.7mm-0.75mm左右，能确保烟机的正常运行，大大减少了烟气的泄漏量，同时基本消除了设备运行中存在的安全隐患。经过本次检修和滑销系统改造，目前炼油二部3#催化烟机运行各项数据正常，现场烟气泄漏量极少。

参考文献：

[1]、[2]单级烟气轮机（YL22000A型）使用说明书 中国石油兰州石油化工公司机械厂