范倫 李永水（遼陽石化分公司尼龍廠 遼寧遼陽 111003）

一.汽輪機及其故障簡介

尼龍廠硝酸一裝置汽輪機(N184)采用中壓蒸汽(MS)驅(qū)動，通過聯(lián)軸器帶動空氣壓縮機(C124)運轉(zhuǎn)，經(jīng)壓縮機壓縮的空氣與氨氣反應(yīng)生成一氧化氮，通過后續(xù)反應(yīng)生成硝酸。生產(chǎn)過程中，通過調(diào)節(jié)蒸汽進氣閥的開度來控制空氣壓縮機轉(zhuǎn)速，從而調(diào)整生產(chǎn)負荷。當MS蒸汽波動影響生產(chǎn)時，需要通過調(diào)速器的調(diào)節(jié)來保證生產(chǎn)穩(wěn)定。

硝酸一裝置N184-C124機組2009至2010年運行狀況不理想，自從2010年4月2日檢修開車后，機組轉(zhuǎn)速就時常出現(xiàn)波動。2009-2010年期間，因N184-C124機組故障造成裝置停車3次，其中2次造成閥桿斷裂。

二.汽輪機故障原因分析

為了制定出有效的防范措施和檢修方案，必須清楚故障原因，造成轉(zhuǎn)速波動的原因主要有三點：

1.裝置負荷調(diào)整

2.調(diào)速器故障

3.管網(wǎng)蒸汽壓力波動

以下，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，分別對故障原因進行分析，找出真正的故障原因。

1、裝置負荷調(diào)整

仔細檢查控制室DCS記錄數(shù)據(jù)和生產(chǎn)指令記錄發(fā)現(xiàn)，三次停車當天均為做出負荷調(diào)整，因此排除負荷調(diào)整造成的轉(zhuǎn)速波動。

2、調(diào)速器故障

裝置停車后，將調(diào)速器拆下送至生產(chǎn)監(jiān)測部轉(zhuǎn)機研究所，經(jīng)專業(yè)人員解體后，發(fā)現(xiàn)離心飛錘—導(dǎo)閥組件，動力缸組件潤滑良好，潔凈無油污，零部件也無損壞，經(jīng)仔細清洗后回裝，上試驗臺調(diào)校后一切參數(shù)正常，至此可以排除調(diào)速器故障。

3、管網(wǎng)蒸汽壓力波動

查看控制室透平崗位記錄數(shù)據(jù)，對照N184入口壓力與轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)看出，當N184入口壓力大于3.7MPa時，機組轉(zhuǎn)速偏移正常轉(zhuǎn)速8150較多，波動越明顯，，當N184入口壓力小于3.7MPa時，機組運行波動逐漸減小，當N184入口壓力在3.5MPa附近時，機組運行穩(wěn)定。

分析DCS系統(tǒng)中壓力與轉(zhuǎn)速曲線圖可以看出，壓力在3.3MPa至3.8MPa之間波動，隨著壓力波動轉(zhuǎn)速存在一定波動。當壓力在3.5MPa或更低時，轉(zhuǎn)速維持在8130-8170左右，不會偏離正常轉(zhuǎn)速8150太多；當壓力大于3.5MPa時，此時轉(zhuǎn)速波動逐漸加大，當壓力在3.7MPa左右時，轉(zhuǎn)速達到8200RPM，當壓力達到3.8MPa時，轉(zhuǎn)速曲線驟升，壓力值已超出調(diào)速器工作范圍，蒸汽波動已不能被調(diào)速器所調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速出現(xiàn)明顯升高，此時監(jiān)測到機組振值明顯升高，威脅到機組安全運行。

綜上所述，可以判定造成調(diào)速閥桿斷裂的原因為：MS蒸汽壓力過高導(dǎo)致調(diào)速器工作不正常，引起調(diào)速閥桿頻繁上下竄動，造成閥桿疲勞斷裂。因此MS蒸汽壓力過高是造成裝置停車的直接原因。

三.汽輪機故障處理措施及節(jié)流孔板選型

根據(jù)以上分析，只需降低MS蒸汽壓力，就可從根本上解決汽輪機轉(zhuǎn)速波動現(xiàn)象。而MS蒸汽來源于蒸汽管網(wǎng)，經(jīng)多個分支去往各個生產(chǎn)裝置，為了保持每個裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)，MS管網(wǎng)壓力不能隨意改動，因此，依靠降低管網(wǎng)MS壓力的方法是不現(xiàn)實的。只能采取措施來降低汽輪機入口管道的MS蒸汽壓力。

流體在通過裝有節(jié)流孔板的管道時，由于節(jié)流孔板的局部阻力而產(chǎn)生的部分能量損失使得通過節(jié)流孔板的流體壓力降低。車間技術(shù)人員多方面驗證后，決定采用節(jié)流孔板的節(jié)流作用來降低汽輪機入口MS蒸汽壓力。

1.節(jié)流孔板的選型

節(jié)流孔板在降壓精度不高的前提下使用。此次改造中，只需將MS蒸汽壓力降到3.4MPa左右即可滿足生產(chǎn)需要，不需要降低至一個精確的壓力值，所以可以選用節(jié)流孔板。

2.節(jié)流孔板孔徑的計算

MS蒸汽的各項參數(shù)如下：

壓力：3.6210MPa（表壓），3.7223MPa（絕對壓力），溫度：388.1℃，流量：28.83t/h，質(zhì)量流速 G：453.4kg/m2.s，粘度 μ：2.72×10-2mpa.s（由溫度壓力表求得），Re=DG/μ=2.5×103，壓縮系數(shù)Z：0.9398，MS蒸汽絕熱指數(shù)k取1.3。

計算公式【1】如下：

由上述公式求得節(jié)流孔板孔徑d0=82mm

四.節(jié)流孔板使用效果

車間于2010年11月5日將節(jié)流孔板安裝于MS蒸汽入口管道上,安裝后壓縮機轉(zhuǎn)速未出現(xiàn)大的波動，轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，起到了良好的效果，解決了影響機組穩(wěn)定運行的瓶頸問題。

[1]化工部工藝系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)中心站.工藝系統(tǒng)工程設(shè)計技術(shù)規(guī)定[M].北京：化工部，1996,5.