空分机组汽轮机轴位移变化原因的分析、探讨

2019-09-10杨锦涛

科学导报·科学工程与电力 2019年36期

杨锦涛

【摘要】25万吨/年产空分装置汽轮机自2018年2月开车以来轴位移一直呈缓慢上涨趋势，由于温度测点接触不好，轴瓦温度不能起到参考作用，通过分析空分工艺运行条件、现场测量轴端电压并利用本特利在线监测系统对空分汽轮机轴位移升高故障进行探讨和分析，为以后类似故障的提前预警和分析诊断提供借鉴和参考。

【关键词】汽轮机;推力瓦;静电腐蚀;

0.引言

25万吨/年产甲醇空分装置KDON-28000/46100型空分设备由一套带前置空气纯化器（采用分子筛和活性氧化铝）的空气分离装置、该装置由开封空分集团设计制造。该系统空压机机组是由陕鼓总成供货的汽轮机双驱机组，一端（低压侧）驱动单轴空压机做功，另一端（高压侧）通过变速箱增速驱动增压机做功。2018年2月，机组在例行检修过程中发现空分机组汽轮机止推轴承瓦块表面异常，在评估无法继续使用后更换了全部主推力瓦块。机组随后投入运行，但出现了汽轮机轴位移沿正推方向逐步变大的现象，尤其是 2018年8月以来，汽轮机轴位移数值上涨超过了0.1mm，接近汽轮机轴位移报警值。我公司采用GE-Bently System 1在线监测系统，调阅异常时间段内系统生成的频谱图、轴心轨迹图、轴振趋势图等图谱提取故障征兆，并收集机组异常状态下的转速、振值、蒸汽流量，温度等状态信息，对机组故障状态进行分析、探讨。

1.机组简介

该机组汽轮机同时驱动空压机与一台增压机，额定工况进汽参数为：进气压力3.5Mpa，进口温度415℃，蒸汽耗量88.3t/h，汽轮机输出功率为20875kw。来自锅炉管网中压蒸汽进入汽轮机，经汽轮机叶轮对蒸汽汽体作功减压后，第一调整级低压蒸汽（压力0.6Mpa，温度160℃）送回低压蒸汽系统，末级蒸汽经汽轮机低压缸排出（压力12Kpa（A），温度49℃）;汽轮机轴振动≥59um报警;汽轮机轴振动≥86um 停机;汽轮机推力瓦温度90℃报警，110℃停机;汽轮机轴位移范围最小±0.560 mm，最大±0.800mm。

2.机组故障特征

2018 年2月，在继续计划检修过程中发现空分机组汽轮机止推轴承瓦块表面异常，在评估无法继续使用后更换了全部主推力瓦块。机组随后投入运行，但出现了汽轮机轴位移沿正推方向逐步变大的现象，尤其是 2018年8月-至2019年3月汽轮机轴位移数值上涨超过了 0.1mm，超过了汽轮机轴位移报警值，期间空分工艺装置各项工艺参数稳定，没有发生大幅波动状况。由于汽轮机推力瓦温度探头安装不到位，温度数值显示不准，所以无法通过推力瓦温度判断推力瓦块是否出现磨损或熔融现象。

3.机组故障分析

（1）汽轮机高压侧 ZT9003、ZT9004两测点的轴位移数值，在7个月内出现了约0.1mm的上涨，查看汽輪机主要工艺量趋势图可知，汽轮机的工况在这段时间内比较平稳，汽轮机轴位移上涨不应是工艺状态变化引起。

（2）2018年2月，现场对汽轮机轴承箱开盖检查，发现止推轴承底座垂直度超差约 0.20mm，该安装缺陷可能导致止推轴承在运行过程中轴承瓦块磨损，轴承油膜形成不均匀，影响止推轴承工作效果。

（3）通过GE-Bently System1在线监测系统调取轴心轨迹图谱查看，机组运行过程中，在汽轮机进气侧、空压机两侧均出现了不同程度静电释放现象，现场进一步勘察及检测发现，整个空分压缩机组轴系上并未安装静电释放装置，且在汽轮机主轴上能检测到 9-26 V的交流电压。

（4）汽轮机于2019年7月份开盖检查时发现，其主推力瓦块上局部均显暗灰色，我们用金相显微镜在200X、500X下对推力瓦块上的不同区域进行了观察。发现瓦块暗灰色区域，存在明显的坑洼腐蚀痕迹。结合机组上存在明显静电聚集现象，主推力瓦块上的暗灰色应是静电腐蚀引起。

4.分析结论

（1）汽轮机近一年来轴位移呈逐步上涨趋势，但并不是由于机组工况变化引起。

（2）止推轴承底座目前垂直度超差较大，可能会导致止推轴承瓦块在运行过程中出现磨损，影响止推轴承运行效果。

（3）经信号分析并现场实测，确定机组主轴上产生的静电是导致止推轴承瓦块电腐蚀继而引起轴位移变大的主要原因。

5.建议与注意事项：

（1）现场应尽快在汽轮机上安装碳刷防静电装置，确保机组运行过程中产生的多余静电能释放到地面上。

（2）针对汽轮机止推轴承底座垂直度超差较大的现象，现场应研究整改方案，这样能有助于降低汽轮机运行过程中出现的推力瓦块磨损，改善轴承润滑效果。