煙氣輪機(jī)振動(dòng)故障的診斷及處理

申大勇

（錦州石化公司設(shè)備研究所，遼寧 錦州 121001）

一、機(jī)組概況

錦州石化公司100萬(wàn)t/年重油催化裂化能量回收三機(jī)組由YLⅡ-8000J型煙氣輪機(jī)、AV50-15軸流式壓縮機(jī)、Y/YF800-1-4型電動(dòng)機(jī)和潤(rùn)滑油系統(tǒng)及動(dòng)力油系統(tǒng)組成。軸流式風(fēng)機(jī)是催化裂化裝置的重要設(shè)備之一，主風(fēng)流量在2100Nm3/min左右，其效率達(dá)87%，比離心風(fēng)機(jī)高5%～6%，煙氣輪機(jī)把催化裂化再生煙氣中所具有的熱能和壓力能膨脹做功轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能來(lái)驅(qū)動(dòng)軸流式壓縮機(jī)，從而達(dá)到能量回收的目的。電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)狀態(tài)變化靈活，可以根據(jù)機(jī)組功率平衡情況變換電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)。煙氣輪機(jī)所回收功率5630kW可以滿足軸流風(fēng)機(jī)需要的負(fù)荷 (夏季除外)。當(dāng)三機(jī)組處于滿負(fù)荷時(shí)，除滿足催化裂化裝置再生氣用風(fēng)外，三機(jī)組還可以發(fā)電100～700kW，有較大的經(jīng)濟(jì)效益。其簡(jiǎn)圖及測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖l。

YLⅡ-8000J型煙氣輪機(jī)技術(shù)參數(shù)：進(jìn)氣流量2100m3/min，進(jìn)氣壓力0.27MPa，排氣壓力0.108MPa，進(jìn)氣溫度670℃，排氣溫度520℃，臨界轉(zhuǎn)速24024r/min，轉(zhuǎn)向?yàn)閺臒煓C(jī)進(jìn)氣端看逆時(shí)針，工作轉(zhuǎn)速5824r/min，輸出功率8377kW，絕熱效率≥84%。AV50-15型軸流壓縮機(jī)技術(shù)參數(shù)：進(jìn)氣流量2200m3/min，進(jìn)氣壓力0.098MPa，排氣壓力0.41MPa，工作轉(zhuǎn)速5824r/min，一階水平臨界轉(zhuǎn)速1650r/min，二階水平臨界轉(zhuǎn)速3950r/min，三階水平臨界轉(zhuǎn)速7200r/min，一階垂直臨界轉(zhuǎn)速3250r/min，二階垂直臨界轉(zhuǎn)速7050r/min，進(jìn)氣溫度8.9℃，轉(zhuǎn)向?yàn)閺臒煓C(jī)進(jìn)氣端看逆時(shí)針，功率7938kW，絕熱效率≥89%。Y/YF800-1-4型電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)：電壓6000V，額定電流355A，頻率50Hz，額定功率3200kW，工作轉(zhuǎn)速1492r/min，效率95%，轉(zhuǎn)向?yàn)閺臒煓C(jī)進(jìn)氣端看順時(shí)針。振動(dòng)數(shù)據(jù)采集器為DPl500，分析軟件為恩泰克預(yù)測(cè)維修軟件 (PM)。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)由安裝在機(jī)組上的振動(dòng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、預(yù)測(cè)維修軟件和計(jì)算機(jī)組成。

二、振動(dòng)特點(diǎn)及原因分析

2007年3月7日，煙機(jī)軸承振動(dòng)突然增大并報(bào)警DCS值：煙機(jī)南北瓦振幅最高97μm以上。立即對(duì)該機(jī)組進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，利用 (DPl500)數(shù)采器采集煙機(jī)的絕對(duì)振動(dòng)信號(hào)，回傳到計(jì)算機(jī)中，借助恩泰克愛(ài)迪公司的預(yù)測(cè)維修系統(tǒng)進(jìn)行分析，煙機(jī)和軸流式風(fēng)機(jī)振動(dòng)烈度見(jiàn)表1，頻譜圖見(jiàn)圖2、圖3、圖4。

機(jī)器測(cè)點(diǎn) 振動(dòng)烈度 頻譜峰值測(cè)點(diǎn) mm/s(RMS) 評(píng)定區(qū)域 mm/s(Peak) 特征頻率1H 10.35 D 11.40 1×1V 3.27 B 3.97 1×2H 18.45 D 20.16 1×2V 1.32 A 1.53 3×2A 6.87 C 8.54 1×

從表1和圖2中可以看出，三機(jī)組振動(dòng)特征為煙機(jī)兩個(gè)支撐瓦處的水平振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)，振動(dòng)烈度達(dá)到煙機(jī)內(nèi)側(cè)水平（1H） 振動(dòng)為10.35mm/s，轉(zhuǎn)速頻率占主導(dǎo)，諧頻較小，是典型的動(dòng)不平衡故障征兆。煙機(jī)外側(cè)水平（2H） 振動(dòng)18.45mm/s（圖3），轉(zhuǎn)速頻率占主導(dǎo)。在煙機(jī)內(nèi)側(cè)垂直方向（1V）的頻譜圖中出現(xiàn)半頻及其二倍頻和三倍頻，為動(dòng)靜摩擦故障頻譜（圖4）。

通過(guò)頻譜分析，并結(jié)合該機(jī)組以往記錄，可判斷煙氣輪機(jī)振動(dòng)主要是由轉(zhuǎn)子不平衡和動(dòng)靜摩擦引起。轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡的可能原因：轉(zhuǎn)子彎曲；動(dòng)葉片脫落或附著結(jié)焦物。因大修后機(jī)組一直運(yùn)行正常，故轉(zhuǎn)子彎曲可以排除。所以基本上認(rèn)為可能是由煙機(jī)動(dòng)葉片脫落或附著結(jié)焦物引起。

三、煙機(jī)解體檢修

1．拆機(jī)檢查情況

煙機(jī)進(jìn)氣機(jī)殼內(nèi)部以及導(dǎo)流器葉片、一級(jí)葉輪的工作面與背面聚集大量的催化劑白色粉末；一級(jí)葉輪周向端面有明顯摩檫痕跡。因此可以斷定：由于冷卻蒸汽含有大量的水分與高溫?zé)煔庵械拇呋瘎┓勰╊w粒相遇后聚集結(jié)垢造成磨損，破壞轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡。

2．處理

清除異物，主要是催化劑粉末顆粒；更換煙機(jī)葉片。把冷卻蒸汽的溫度從170℃提高到210℃，以提高蒸汽質(zhì)量。

該機(jī)組檢修后開(kāi)車(chē)，在隨后的兩天里進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，煙機(jī)運(yùn)行狀態(tài)良好。

四、結(jié)語(yǔ)

煙機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)受到從三旋來(lái)的煙氣質(zhì)量以及公共系統(tǒng)（冷卻蒸汽）的影響較大，上述介紹的煙機(jī)由于冷卻蒸汽系統(tǒng)出現(xiàn)異常。蒸汽濕度相對(duì)較大，造成催化劑粘結(jié)吸附結(jié)垢。導(dǎo)致煙機(jī)振動(dòng)大而停機(jī)。因此，要求煙機(jī)的冷卻蒸汽品質(zhì)要高，以杜絕異常停機(jī)。