核電廠汽輪機低一發對輪聯箱滲油缺陷分析及修復朱凱亮，周靄琳，朱元生，劉斌（中核核電運行管理有限公司，浙江嘉興314300）。引言國內某核電廠反應堆是加拿大CANDU6型加壓重水堆，汽輪機是TC4F-52型單軸三缸四排汽再熱凝汽式沖動汽輪機，額定轉速1500r/min,額定輸出功率728MWO汽輪機組包括一臺高壓缸、二臺低壓缸，三組對輪。包括發電機轉子在內的4個轉子共設有8個徑向軸承，3組對輪聯箱，包括高一低對輪聯箱、低一低對輪聯箱、低一發對輪聯箱，聯箱內部負壓，用壓力油潤滑和冷卻。因此，汽輪機軸承潤滑油液循環對汽輪機安全運行具有重要意義［口。1問題該電廠大修汽輪機沖轉過程中發現低一發對輪聯箱下部浮動油封處漏油，泄漏量約600mL/mino噴入低一發對輪罩內用于散熱的潤滑油液從浮動油封環隙處涌出，油液粘附轉軸表面沿著油封環的方向流動，沿轉子轉向外甩。隨著汽機轉速上升，油液同軸面的脫離速度加快，濺落至下油封環隙的油量逐漸增多，因該處的高低齒封出現外張形變，油液越過檔油齒，最后從油封偏大間隙處漏出。隨即打閘停機，汽機降速至600r/min以下，油封處停止漏油。2原因分析1滲油缺陷的可能原因未打開低一發對輪聯箱上觀察孔前，推測造成滲油的可能原因：①對輪聯箱浮動油封局部間隙超標；②軸承室內回油管堵塞致使箱室內積油量過大，油位已超出浮動油封下半弧段；③低一發對輪罩內供油支管接頭松脫、管線破損，油液噴擠入浮動油封齒縫內導致漏油；④汽機啟機前執行3個盤車試驗程序，分別為盤車系統自動啟動、盤車系統手動啟動（主控室啟動）、現場點動盤車，運行人員可能操作不當，致使低一發對輪聯箱內配合處出現損傷。汽輪機低一發對輪聯箱現場檢查打開低一發對輪聯箱上觀察孔（頂軸油和潤滑油處于運行狀態）進行檢查，確認軸承箱內回油順暢，油位低于浮動油封約5cm；軸承室內的所有油管及接頭都保持完好、無滲漏；用內窺鏡檢查油封配合間隙狀況，發現靠近下油封中分面區域的配合間隙較下油封底部明顯偏大。用噴壺向下油封配合間隙較大處噴注潤滑油后，油封下半環處開始向外漏油。查詢維修手冊，廠家對浮動油封配合間隙給出的要求值為0.7-0.96mm,當前浮動油封配合間隙遠大于要求值，不滿足要求。2.3對輪聯箱浮動油封結構設計分析該電廠汽機各對輪（高一低、低一低、低一發）聯箱與各軸承室間未采用焊接方式連接，3#、4#、5#、6#軸承位于低壓外缸體上，對應軸承室隨低壓缸伸展、回縮。低一發對輪聯箱與盤車裝置的外殼體合為一體，落定在基礎臺板上。對輪聯箱內溫度不高，且變化幅度不大，通常情況膨脹、收縮量微小。為消解2#軸承同高一低對輪聯箱、4#軸承同低一低對輪聯箱、6#軸承同低一發對輪聯箱間的熱脹伸展和冷卻收縮的差異，避免缸體、聯箱軸向滑動受阻，輪聯箱與各軸承室間采用浮動油封連接［2］。該設計已考慮軸承室、對輪聯箱因溫度不同導致的軸向熱脹、冷縮偏差影響：機組運行期間軸承室內溫度比對輪聯箱內溫度稍高，與6#軸承室連接的聯箱過橋徑向膨脹，其幅度同低一發對輪聯箱的徑向膨脹幅度基本匹配，不會因熱脹冷縮致使高低齒（迷宮式）浮動油封間隙變大。另經同廠家專家確認，浮動油封的配合間隙處設計時未要求加注密封膠。向國內同行和汽機廠調研咨詢了解，發現絕大多數機組軸承聯箱采用焊接整體成型或法蘭方式連接，東汽引進該廠家技術設計的機組有與該電廠類似的浮動對接結構，但不同點為其在高低齒縫中加裝了密封膠圈，該結構設計需要定期解體更換密封膠圈，而該電廠浮動油封結構無密封膠圈。原因調查及分析維修人員在低一發對輪中心找正、拆裝對輪螺栓等過程中，曾多次將20t千斤頂支靠在聯箱下半法蘭側邊（千斤頂底座距浮動油封位置較近），頂壓裝在低一發對輪上的盤車銷，以調整轉軸停靠位置，進行轉子找中心工作。在對輪螺栓拆裝、轉子對中期間，常會出現對輪孔中心不正、盤轉銷蹩勁等非正常情況，此類狀況通常用行車輔助盤動轉子進行微調、校正，也會使用千斤頂、撬杠等做頂壓調正。經盤車試驗運行人員確認，試驗過程中操作規范，無誤操作現象。該電廠汽輪機對輪聯箱采用的是浮動油封連接結構，而非其他多數電站的整箱焊接結構，不適合用千斤頂頂壓大軸、對輪、盤轉銷或螺母等部件來完成微調、校正等操作。工作人員操作的出發點是憑借以往在其他電廠的工作經驗，采取的是業內常用做法：輔助使用千斤頂支頂盤車銷完成對輪中心找正、消除螺栓蹩勁等操作，致使下浮動油封局部配合間隙超標。經確認，維修規程中沒有在汽輪機轉子找中心等操作中給出在軸承箱內使用千斤頂的相關指導，缺少對支頂位置的說明和風險描述。綜上判斷：用過大外力支頂靠近浮動油封處的中分面法蘭，致使該聯箱下油封出現局部外張變形，導致油封失效，出現漏油。小結根據上述分析，總結低一發對輪聯箱下部浮動油封處漏油原因如下:(1)直接原因：低一發軸對輪聯箱浮動油封出現變形，下半浮動油封局部間隙過大，潤滑油噴擠入浮動油封齒縫內出現漏油。(2)根本原因：維修、技術人員對聯箱室結構認知不深，對可導致浮動油封間隙過度變大、密封失效的操作方式、作業行為等預判不足,規程中在汽輪機轉子對中、軸晃度測量等操作缺少在軸承箱內使用千斤頂的相關指導描述，沒有給出對輪孔中心不正、盤轉銷蹩勁等非正常情況下的處理方案。(3)促成原因：①軸承室內檢修工作完成后、聯箱蓋回裝前沒有對浮動油封狀態進行檢查評價；②對浮動油封配合處涂抹的密封膠未安排預防性維修工作，密封膠老化。3修復方案停盤車、短時停運潤滑油系統，使用行車吊起汽輪機6#軸瓦上的軸承箱蓋，將低一發對輪聯箱浮動油封內環面及環隙內殘留的潤滑油液清洗干凈，將外環面上殘留的密封膠、潤滑油漬等清理干凈，用注油槍向內外環隙中注入耐油高溫粘合膠樂泰598,并用熱風槍加速密封膠固化。保持40min確認密封膠密封凝固牢靠后，回扣上聯箱蓋、啟動潤滑油泵、投運盤車、進行汽輪機沖轉，確認汽機轉速達到1500r/min后無滲油現象。封堵用的樂泰598密封膠是高性能單組份有機硅密封膠，為內燃機內部構件專用密封膠，耐潤滑油性能優異，最高耐受溫度204℃,抗老化性能好。但存在弊端：長期使用老化后不及時清理，其粉末等會被吸附到聯箱內，在不拆解過橋的前提下，老化后的密封膠體較難清理徹底。于2022年春節小修期間對低一發對輪聯箱油封內外環注膠情況進行檢查，通過內窺鏡確認其內外狀態保持完好，無褶皺、龜裂、無被過度拉扯變形等異常。下次大修期間，拆除低一發對輪聯箱，對油封內外環注膠情況進行目視檢查及摸檢，確認內外環注膠情況完好，密封膠彈性良好，證明注膠的修復方式在至少一個大修周期內（2年）能夠保持有效，因密封完好，未做進一步處理。4廠家原因分析及建議修復方案大修結束后請廠方專家協助分析，廠家發信函回復了低一發對輪聯箱缺陷原因及建議修復措施。廠方專家十分認同該電廠采取的內外涂膠封堵的處理方案，鑒于在不解體低壓缸、轉子未吊出的情況下分解下聯箱過橋十分困難，建議下次低壓缸解體大修時解體箱室，核測變形偏差量，進行恢復性研修、調整。若呈劣化跡象，則將注膠全部清理干凈，測量各點間隙變化后再重新注膠投運。廠家專家給出的分析結論如維修人員所判，同時強調：檢修中不該允許用千斤頂等大力矩工具頂靠或拉扭軸承箱體及結合面法蘭等，大力支頂極易引起對輪、軸承箱體異常變形。對于調整轉軸位置，廠家在“對輪找中、穿聯對輪螺栓操作工藝指導”中給出了調整方法：將鋼絲繩盤繞在轉子軸頸上，一端掛至盤車銷上，另一端吊至行車掛鉤上，利用行車牽引進行調整。原設計是依賴于結構面裝配控制確保無泄漏，廠家反饋同樣的設計，至今未發現有泄漏的其他案例，如果在規定的位置規范使用千斤頂等外加力矩工具，應不會造成泄漏。評價廠家給出的原因分析雖然廠家將事件的根本原因歸結于未在規定的位置規范使用千斤頂等外加力矩工具，但使用千斤頂只是造成變形的一個原因，低一發對輪聯箱所處位置特殊，汽輪機主盤車位于此，盤車使用中力矩非常大，且為交變力，勢必會對整個軸承箱產生影響，且對浮動油封處影響最大。在檢修過程中頻繁使用盤車，也可能造成浮動油封處變形。機組已運行20年，各部件存在一定程度的老化變形，也是造成變形泄漏的可能原因之一。評價廠家建議的修復方案本次廠家僅建議在下一次大修中解體箱室、核測變形偏差量并做恢復性研修、調整，未提及是否有必要對油封處進行預防性涂膠。原設計在油封處不進行涂膠處理，按照理論設計沒有任何問題，但隨著機組老化，經歷各種檢修，不可避免地在一定程度上存在密封失效的可能。隨后的連續兩次大修都對涂膠情況進行檢查，如密封性保持完好，傾向于不采取對油封段做車研和矯形處理，采取定期更換注膠的方式來防止油封漏油，歷時2年已確認注膠情況完好，繼續保持跟蹤觀察。后續大修即便確定不存在變形，也將進行適量涂抹，以提升設備可靠性。3后續修復方案及改進方向該電廠機組中與該漏油位置結構相同的還有低-低對輪聯箱處浮動油封，存在工作人員在檢修過程中隨意置放千斤頂致殼體不良形變引發漏油的可能，后續將在每次大修中對其狀態進行檢查、評斷，同時在對應的維修規程中增加“禁止使用千斤頂支頂軸承室中分面法蘭”的警示說明。國內大部分電廠機組均配有專用檢修盤車，來實現轉子正轉和反轉,通過盤車反向盤動轉子可以實現不用支頂軸承室便可使轉子脫開的目的，能夠為檢修提供便利條件。后續計劃采購檢修盤車，不再通過千斤頂等大力矩工具頂靠或拉扭軸承箱體及結合面法蘭的方式配合找中心工作，能夠有效延長軸承箱體的使用壽命。5結論與展望分析某核電廠汽輪機低一發對輪聯箱