呂云輝

(云天化集團呼倫貝爾金新化工有限公司內(nèi)蒙古呼倫貝爾021506)

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淺析新CO2壓縮機組汽輪機頻繁跳車原因

呂云輝

(云天化集團呼倫貝爾金新化工有限公司內(nèi)蒙古呼倫貝爾021506)

云天化集團呼倫貝爾金新化工有限公司尿素裝置BHS25/01型CO2壓縮機組汽輪機用來驅(qū)動低壓缸和高壓缸，該汽輪機為單缸、軸流背壓沖動式機組。

1 汽輪機試車

該汽輪機在2015年單試的過程中，第1次試車成功，但是在試車過程中由于儀表溫度探頭出現(xiàn)故障，儀表人員在檢查探頭的時候誤將探頭短接，導(dǎo)致機組軸承溫度達到聯(lián)鎖值而跳車。而第2次試車在熱態(tài)狀況下，機組在2 000 r/min時因振動聯(lián)鎖而跳車。第3、第4和第5次試車均因振動聯(lián)鎖而跳車。

汽輪機機組第5次跳車后，由于該設(shè)備還未進行中交，由項目總包方負(fù)責(zé)該機組的中修，機組中修后進行了第6次試車，依然振動聯(lián)鎖而沒有成功；在機組完全冷卻后，又進行了第7次試車，但是振幅還是居高不下，并發(fā)現(xiàn)機組異響，現(xiàn)場緊急停車。隨后對機組進行了解體大修，發(fā)現(xiàn)平衡盤汽封和密封摩擦嚴(yán)重，進汽側(cè)主蒸汽管道膨脹量較大，超過了設(shè)計值；總包方對平衡盤汽封和密封進行了修復(fù)，對主蒸汽管道限位支架進行了整改，大修后再次開車，機組異響，現(xiàn)場緊急停車。隨后，總包方委托我公司專業(yè)檢修人員對機組進行了檢修，通過更換轉(zhuǎn)子、平衡盤密封、排汽側(cè)徑向軸承以及調(diào)整汽缸中心、整改主蒸汽管道限位支架等措施，最終機組第8次試車成功。汽輪機試車情況見表1。

2 振動原因分析

2.1 儀表探頭及聯(lián)軸節(jié)故障

經(jīng)儀表專業(yè)人員現(xiàn)場檢查振動探頭無松動現(xiàn)象，對測振探頭用萬用表進行校驗檢查正常，振動探頭狀況良好，因此可排除儀表探頭的問題。

表1 汽輪機試車情況

通過前期檢修及本次解體大修檢查，聯(lián)軸節(jié)使用情況良好，并未發(fā)現(xiàn)異常，因此可排除聯(lián)軸節(jié)故障引起的振動。

2.2 潤滑油品質(zhì)

對機組昆侖L- TSA46潤滑油進行檢驗，其結(jié)果：潤滑油運動黏度41.7 mm2/s、閃點180 ℃、酸堿值(以KOH計)0.09 mg/g、無水分及機械雜質(zhì)，上述指標(biāo)均合格，未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。因此，可排除潤滑油品質(zhì)不良引起的振動。

2.3 對中不良

轉(zhuǎn)子對中檢查結(jié)果見表2。

表2 轉(zhuǎn)子對中檢查結(jié)果 0.01 mm

由表2可知：轉(zhuǎn)子與前、后軸承座的同心度實測值與要求值偏差較大，轉(zhuǎn)子與前、后汽缸汽封處的同心度實測值與要求值偏差也較大。本次汽輪機是單試，故可排除汽輪機與壓縮機對中不良引起的振動。因此，汽輪機轉(zhuǎn)子與前、后軸承座及汽缸中心偏差較大，可能會引起機組振動增大。

2.4 軸承系統(tǒng)故障

軸承系統(tǒng)故障振動現(xiàn)象較多，如支撐系統(tǒng)松動、間隙不符合要求、油膜渦動等，在檢修過程中進行了仔細(xì)的檢查，發(fā)現(xiàn)進汽側(cè)徑向軸承瓦面磨痕較小；排汽側(cè)徑向軸承瓦面磨痕較大，并且呈扇形，說明排汽側(cè)軸承在運行過程中接觸不良。根據(jù)分析有關(guān)汽輪機振動頻譜圖上并未出現(xiàn)1/2倍頻的分量成分，因此可排除油膜渦動的可能。由以上分析可知，排汽側(cè)軸承在運行過程中接觸不良可引起軸承軸頸振動增大。

2.5 汽流激振

汽流激振典型的故障是其頻率以1/2倍頻分量為主，但在有關(guān)汽輪機振動頻譜圖上并未出現(xiàn)1/2倍頻的分量成分，因此可排除汽流激振引起的振動。

2.6 疏水不暢

汽輪機缸體疏水不暢可導(dǎo)致缸體積水，進而引發(fā)轉(zhuǎn)子帶水，從而致使機組振幅增大。大修期間，分別對前、后汽封疏水管以及平衡管疏水管等管道進行了檢查，所有疏水管均通暢，因此可排除缸體疏水不暢而引起的振動。

2.7 動靜部件摩擦

在第1次解體大修時發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子平衡盤汽封與平衡盤密封嚴(yán)重摩擦。第1次大修后沖轉(zhuǎn)過程中，隨著轉(zhuǎn)速上升，振動同步上升，暖機過程中也沒有下降。在4 900 r/min的穩(wěn)速過程中速度有2處小抖動，振動隨之變小，轉(zhuǎn)速恢復(fù)后，振動也隨之恢復(fù)。這說明振動和轉(zhuǎn)速有直接關(guān)聯(lián)，這符合動靜摩擦的特點。另外，汽輪機振動頻譜圖中顯示這次沖轉(zhuǎn)中也是負(fù)1倍頻處振動占主導(dǎo)，也符合摩擦的特點，因此，轉(zhuǎn)子平衡盤汽封與密封發(fā)生了摩擦。

根據(jù)轉(zhuǎn)子1X(1X約為20 μm，-1X約為60 μm)提純軸心軌跡，轉(zhuǎn)子進動方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，為“反進動”，因此，可確定轉(zhuǎn)子動靜部件(轉(zhuǎn)子平衡盤汽封與密封)發(fā)生了摩擦。

2.8 轉(zhuǎn)子動平衡

通過機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)SYSTEM 1獲得的停車前數(shù)據(jù)可看出：該轉(zhuǎn)子軸承軸頸部位振動頻率分量中，一倍頻分量為20 μm以上，遠遠高于其他分量，此現(xiàn)象是轉(zhuǎn)子不平衡的典型特征，可見該轉(zhuǎn)子存在一定的動不平衡。

2.9 蒸汽管道布置

在機組開車過程中，進汽側(cè)管道膨脹量實測值1 mm，而設(shè)計值只有0.1 mm。因此，進汽側(cè)主蒸汽管道膨脹將速關(guān)閥頂起而導(dǎo)致機組振幅過大。

綜上所述，引起機組軸承軸頸振幅過大而跳車的原因是汽輪機排汽側(cè)軸承在運行過程中接觸不良、轉(zhuǎn)子存在動不平衡以及轉(zhuǎn)子與前、后軸承座及汽缸中心偏差較大而導(dǎo)致汽輪機轉(zhuǎn)子動靜部件摩擦，而引起轉(zhuǎn)子動靜部件摩擦的原因是進汽側(cè)管道膨脹量超過了設(shè)計值。

3 解決措施

利用本次大修機會更換了轉(zhuǎn)子和排汽側(cè)徑向軸承。針對轉(zhuǎn)子動靜摩擦的問題，重新調(diào)整了汽輪機轉(zhuǎn)子與前、后軸承座及汽缸的同心度，更換了平衡盤密封，并將密封間隙調(diào)整至允許值。針對進汽側(cè)蒸汽管道膨脹問題，對管道限位支架進行了整改，以確保達到技術(shù)要求。

4 實施效果

在實施以上改進措施以后，汽輪機于2015年11月30日進行了試車，各項參數(shù)均符合設(shè)計要求，效果良好，汽輪機進、排汽側(cè)軸承軸頸振幅均穩(wěn)定在18 μm以下。

2016- 06- 16)