氨冰机组透平振动故障分析及处理

2020-04-30王玉平

设备管理与维修 2020年6期

王玉平

（中国石化齐鲁分公司运维中心，山东淄博 255400）

1 机组概况

10 万立方米/h 煤气化分为气化装置和净化装置。气化装置生产的粗煤气经净化装置处理后，分为氢气、羰基合成气、二氧化碳气和酸性气，外送下游用户。酸性气体脱除操作中需要外界提供冷量（约为4.3 Mkcal/h），为此用氨循环制冷系统来满足要求。氨冰机组是煤气化净化装置最核心的一台设备，它的稳定运行直接关系到向下游炼油厂提供氢气和向丁辛醇装置提供羰基合成气。

氨冰机组压缩机为离心式，由沈阳鼓风机有限公司制造，压缩机为两缸三段，共15 级，经两次中间冷却和一次末端冷却，缸体为水平剖分式。驱动机为杭州汽轮机股份有限公司制造，为带有一定反动度的单缸冷凝式，蒸汽流向为轴流式。

氨冰机组S8000 在线监测系统共有12 个轴振动测量通道，6 个轴位移测量通道，每根转子设有4 个轴振动测量点，2个轴位移测量点。

2 机组异常振动情况

2015 年4 月23 日上午，透平低压侧（VT24244A、VT24244B）和高压侧（VT24243A、VT24243B）4 个振动测点波动并增大，低压侧测点VT24244B 振动值达到65 μm，接近连锁值75 μm，高位持续一段时间后，工艺没有采取任何措施，4 个测点快速下降，自动恢复正常，如1 图所示。

4 月23 日剧烈振动后，又分别于26 日、28 日、29 日，发生3 次接近联锁值的高报，严重威胁机组安全稳定运行。

3 原因分析

图1 透平4 个振动测点的振动趋势

剧烈振动的间隔时间都有一定规律，大约间隔36 h。振动升高主要是低压侧2 个振动测点，高压侧变化不大，说明振源主要来自透平自低压侧。压缩机低压缸、高压缸振动均正常，排除压缩机端故障引起。剧烈振动波动期间，机组负荷、蒸汽进气量均稳定，说明工艺条件对振动影响的可能性不大。

每次振动波动都是高压侧振动向下走，低压侧向上，两头交叉后，低压侧2 个振动测点快速升高，后快速下降，最后恢复正常，尤其是低压侧VT24244B 探头振动值涨幅最大。分析振动问题，常规做法是对振动的频谱等图谱进行分析，1×，2×，正进动，轴心轨迹，这些信息指向的故障，不平衡、不对中、轴弯曲，转子松动、动静摩擦等似乎都不能解释振动为何会突然增大随后又快速减小恢复正常。

2015 年4 月23 日透平剧烈振动前，已经发现了振动异常，并做了很多工作。查找振动规律，发现每年11 月份至次年4 月份透平振动波动相对较大，5 月份至10 月份振动波动相对较小。每年5 月至10 月份本地区气温相对较高，11 月份至次年5月气温相对较低。振动波动和当时气温变化相吻合。

通过检查各种参数同振动变化的契合度，发现气温变化与振动值变化的契合度最高，找到振动波动频繁的12 月份每日气温同振动值对照，趋势基本一致。油温和蒸汽温度是对气温最敏感的参数，故也是检查调整重点。

4 应对措施及处理方法

4.1 调整油压、油温

将油压由1.8 kg/cm2逐步降低至1.0 kg/cm2，保证有充足油量即可，保证油膜稳定性。将油温由38 ℃调高到43 ℃，冬季过低的气温会导致润滑油从油站到轴承入口经过没有保温的管线时温度降低，43 ℃的油站出口到轴承入口，油温只有38 ℃，适当提高油温保证进入轴承的油温。经过上述调整，振动问题没有得到根本解决，这就是2015 年4 月振动大幅波动前的主要做法。

4.2 调整轴封蒸汽量[2]

透平低压侧轴封蒸汽进气管通到轴封下部，高压侧轴封蒸汽进汽管与低压侧类似，下面为热井和凝汽器，温度为45 ℃，轴封蒸汽经过此管段易凝结成水，积存在管线低点弯头处，冷凝液积存到一定数量，阻挡了蒸汽的通道外溢，每隔一段时间冷凝液会在蒸汽推动下冲击末级叶轮，引起振动波动和增大。气温低，冷凝液积存较多，振动波动大，气温升高，冷凝液积存少，振动波动小。

基本确认振动原因后，5 月5 日上午，开大注汽后振动剧烈波动且增大，说明开大注汽后将管内的冷凝液冲出，冷凝液冲击转子造成剧烈波动，这也说明轴封注汽大小对振动影响非常明显，初步找到影响振动的原因。10 h 后振动趋于平稳，如图2 所示，至2017 年5 月停机大检修前再没有出现大幅波动。