四合一机组运行异常分析判断与处理

2015-01-06李延民

设备管理与维修 2015年9期

李延民

（河南神马尼龙化工有限责任公司化工一厂河南平顶山）

一、概述

四合一机组是硝酸装置的关键设备，机组由汽轮机、氧化氮压缩机、变速机、轴流空气压缩机、尾气透平膨胀机组成（图1），该机组的运行稳定程度决定了硝酸的生产。汽轮机提供原动力带动轴流空气压缩机，空气与氨反应生成氮氧化物经过分离进入氧化氮压缩机内加压提高吸收压力，经过吸收塔剩余尾气加热有尾气透平膨胀做功和汽轮机共同驱动空气轴流压缩机和氧化氮压缩机做功完成硝酸的生产。

图1 机组总貌图

硝酸装置四合一机组汽轮机轴振动出现无规律波动，正常稳定运行时前后轴振动会突然莫名其妙有的升高、有的降低，持续几分钟后又恢复正常，如此循环往复，振动波动时间间隔没有规律。有时开车几天后开始波动，有时开车后即开始波动，有时一天几次，有时一小时内又数次。此外振动波动时尤以进汽侧轴振动变化最为明显。2015年2月6日四合一机组因振动波动而联锁跳车。

二、振动分析

机组汽轮机很可能存在问题：（1）汽轮机轴振动出现无规律波动是从2015年1月26号开始出现。（2）工艺人员在透平轴振动稳定和突然出现无规律波动这段时间内没有任何操作，所有工艺参数（包括入口蒸汽压力、温度等）没有变化，油系统也正常运行着。（3）仪表人员检查确认轴振动监测系统没有问题。首先相信该机组透平设备部分确实存在着问题，振动测量发现波动时振动增加是真实的。由于除对该机组进行振动频谱分析外再没有其他手段，要准确判断出故障位置很难。为此，对机组进行振动频谱分析，根据诊断分析情况决定检修方案。

三、对机组进行频谱分析

1.机组状态及存在问题

（1）汽轮机各通道振动存在明显波动，其波动的主要能量集中在1×频幅值的变化，在振动波动的同时1×频相位存在明显变化；汽轮机进汽侧轴心轨迹在振动波动过程中存在明显正反进动变化，说明汽轮机动静之间存在明显碰摩。汽轮机振动波动可能是与汽封松动后产生的动静碰摩有关，也可能是其他动静摩擦掉的碎物造成转子碰摩会造成转子振动瞬间增大，造成跳车。

图2 汽轮机通频振动趋势

图3 汽轮机1×频振动趋势

图4 汽轮机通频振动趋势（局部放大）

（2）轴流压缩机振动平稳，排气侧两通道存在明显2×频能量，轴心轨迹出现月牙形，结合尾透排气侧轴心轨迹图，说明轴流压缩机和尾透存在联轴器不对中。计划停车对轴流压缩机和尾透进行对中处理。

（3）尾透进气侧振动存在振动波动，以1×频能量变化为主，该振动变化与负载的变化有关；进气侧存在明显的2×频能量，轴心轨迹呈现典型的8字形，说明机组存在明显不对中现象。

图5 汽轮机1×频振动趋势（局部放大)

图6 波形频谱图

图7 轴心轨迹图（反进动）

2.四合一机组图谱分析

（1）汽轮机。汽轮机各通道振动存在明显波动，其波动的主要能量集中在1×频幅值的变化，在振动波动的同时1×频相位存在明显变化；汽轮机进汽侧轴心轨迹在振动波动过程中在明显正反进动变化，说明汽轮机动静之间存在明显碰摩。汽轮机通频振动趋势见图2，汽轮机1×频振动趋势见图3。汽轮机通频振动趋势（局部放大）见图4，汽轮机1×频振动趋势（局部放大)见图5，波形频谱图见图6，轴心轨迹图（反进动）见图7，轴心轨迹图（正进动）见图8。