楊 福

（中海油舟山石化有限公司，浙江 舟山 316000）

1 概述

某公司的二氧化碳?jí)嚎s機(jī)組，壓縮機(jī)為多級(jí)離心壓縮機(jī)，由沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠制造，分高、低壓缸，高壓缸通過(guò)增速齒輪箱進(jìn)行增速。汽輪機(jī)為雙段凝汽式，中段抽汽，注汽調(diào)節(jié)，由杭州汽輪機(jī)股份有限公司制造。壓縮機(jī)由汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。其工藝流程簡(jiǎn)圖，如圖1。

圖1

汽輪機(jī)通過(guò)注汽調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)控制大小，將溫度和壓力均較低的低壓蒸汽注入到汽輪機(jī)底壓室中以回收其熱量。

該機(jī)組在2007年初新上大機(jī)組在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)，通過(guò)分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄啟停機(jī)及正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等運(yùn)行數(shù)據(jù)，并進(jìn)行頻譜分析。

2 故障描述與分析

2.1 故障描述

2007年6月10日，機(jī)組經(jīng)過(guò)短時(shí)間的停機(jī)后，再次開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)出現(xiàn)因振動(dòng)高聯(lián)鎖跳車事故，后經(jīng)幾次重新啟動(dòng)，振動(dòng)依然居高不下，還是再次聯(lián)鎖高跳車，機(jī)組無(wú)法正常運(yùn)行。

為了在不進(jìn)行全面解體檢查的情況下，快速定位故障原因，確定解決辦法，公司技術(shù)人員通過(guò)在線狀態(tài)系統(tǒng)對(duì)機(jī)組進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，具體分析過(guò)程如下。

2.2 分析過(guò)程

圖2顯示的是汽輪機(jī)4個(gè)通道6月3日到6月17日期間的通頻趨勢(shì)圖。

圖2

在圖中可以明顯看出6月10日，汽輪機(jī)的各通道振動(dòng)值突變的情況。將該振動(dòng)趨勢(shì)圖按倍頻進(jìn)行分解；從頻譜圖中，可以明顯看出，機(jī)組在這段時(shí)間主要是1x占主要分量，同時(shí)伴有一定的2倍頻分量，無(wú)半頻的油膜渦動(dòng)現(xiàn)象，其余倍分量非常小，可以忽略。

把時(shí)間細(xì)化到6月10日 如圖3。

圖3

從這個(gè)趨勢(shì)圖上看，汽輪機(jī)的振動(dòng)是在6月10日下午15：23開始開車后，在16：37時(shí)停車的過(guò)程中 振動(dòng)開始上升，最后達(dá)到聯(lián)鎖值。后來(lái)幾次開始振動(dòng)值一直很高。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)是在降速過(guò)程中，振動(dòng)值開始上升的。

將頻譜圖細(xì)化到 6月 10日下午 16：30時(shí)至 16：52時(shí)，如圖4。

圖4

從圖4可以看出，汽輪機(jī)4個(gè)通道的相位在16：38：02時(shí)刻出現(xiàn)了一個(gè)跳變，這個(gè)時(shí)刻是一個(gè)非常重要異常點(diǎn)，然后振動(dòng)值開始上升，最后聯(lián)鎖停車。

綜上所述，我們認(rèn)為機(jī)組的一倍頻來(lái)源，主要為動(dòng)不平衡或?qū)χ袉?wèn)題，但機(jī)組運(yùn)行初期振動(dòng)正常，且振動(dòng)為降速過(guò)程中升高，因此，可以排除對(duì)中問(wèn)題。確定為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡精度在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生了變化。動(dòng)平衡變化的原因，可以轉(zhuǎn)子結(jié)垢不均勻剝落或轉(zhuǎn)子部件斷裂掉落，又或轉(zhuǎn)子彎曲，全跳動(dòng)超標(biāo)。由于振動(dòng)值和振動(dòng)相位的變化非常快，可以排除垢相剝落。為此，我們?cè)诮Y(jié)合當(dāng)時(shí)的工藝調(diào)節(jié)情況進(jìn)行分析，當(dāng)時(shí)，汽輪機(jī)進(jìn)行了注汽調(diào)節(jié)，由于，注汽的蒸汽溫度比汽輪室內(nèi)的溫度低很多，為防止過(guò)大的熱沖擊，一般必需嚴(yán)格控制注汽調(diào)節(jié)閥的開度，保證注汽量緩慢增大。查看機(jī)組的注汽流量，發(fā)現(xiàn)操作上出現(xiàn)了失誤，注汽量瞬間過(guò)大。至此，我們基本可以得出該機(jī)組汽輪機(jī)振動(dòng)突然變大的原因了。

2.3 初步結(jié)論

在 6月 10日 16：38：02時(shí)刻，汽輪機(jī)進(jìn)行了注汽，然后振動(dòng)值開始上升。由于注汽調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障，瞬間注汽量過(guò)大，導(dǎo)致了轉(zhuǎn)子因快速的冷熱沖擊而產(chǎn)生了熱彎曲，且該熱彎曲是塑性變形，在溫度慢化消除后無(wú)法得到還原。

3 解決方案與實(shí)施

3.1 解決方案

由分析結(jié)論，制定處理方案，由于轉(zhuǎn)子已經(jīng)產(chǎn)生了熱彎曲，雖可以繼續(xù)監(jiān)護(hù)運(yùn)行，但風(fēng)險(xiǎn)較大，有可能發(fā)生二次破壞性故障。鑒于此，公司決定對(duì)汽輪機(jī)實(shí)施解體大修，確定故障原因，對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的熱彎曲變行進(jìn)行校正，并按要求重新做高速動(dòng)平衡。

3.2 具體實(shí)施

2007年6月11日汽輪機(jī)解體，測(cè)量轉(zhuǎn)子各級(jí)跳動(dòng)發(fā)現(xiàn)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子后端，即低壓蒸汽室側(cè)的軸最大跳動(dòng)值達(dá)到0.15mm。

為此，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子送專業(yè)維修廠進(jìn)行維修，到6月15日轉(zhuǎn)子校正合格，高速動(dòng)平衡精度達(dá)1.83mm/s，開始汽輪機(jī)回裝,后運(yùn)行振動(dòng)雖較先前要大，但已經(jīng)可以安全運(yùn)行。

4 總結(jié)

在化工行業(yè)中，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的安全穩(wěn)定運(yùn)行，直接影響了工廠了的安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)。為此，保證大型機(jī)組的安全穩(wěn)定，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，快速處理成為了重中之重的問(wèn)題。大機(jī)組遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)及其故障診斷系統(tǒng)在大型機(jī)組的故障診斷中發(fā)揮了及其重要的作用。通過(guò)在線系統(tǒng)分析，能及時(shí)判斷故障，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的情況及時(shí)給出處理問(wèn)題的方法，為機(jī)組運(yùn)行的安全性提供依據(jù)，同時(shí)，提前做出檢修準(zhǔn)備，縮短檢修，為化工安全生產(chǎn)提供保證。