呂海清，劉寶來(lái)

（中國(guó)石油大慶石化公司化肥廠，黑龍江大慶163714）

化肥廠CO2壓縮機(jī)汽輪機(jī)盤(pán)車(chē)異常原因分析

呂海清，劉寶來(lái)

（中國(guó)石油大慶石化公司化肥廠，黑龍江大慶163714）

分析了某石化公司化肥廠尿素裝置CO2壓縮機(jī)盤(pán)車(chē)出現(xiàn)卡澀故障的原因。通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)逐步解體檢修，確定造成盤(pán)車(chē)卡澀的原因是由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子平衡活塞汽封與缸體汽封刮擦而導(dǎo)致，提出了壓縮機(jī)盤(pán)車(chē)故障的解決方案，收到了理想的效果。

汽輪機(jī)；盤(pán)車(chē)；卡澀；平衡活塞；汽封

某化肥廠尿素裝置CO2壓縮機(jī)汽輪機(jī)是1976年由意大利新比隆公司制造的EK1100/ZUD型單缸、抽汽、注汽、凝汽式蒸汽輪機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為7 089 r/min，其徑向軸承為雙向四油楔軸承，止推軸承為米楔爾式結(jié)構(gòu)；汽輪機(jī)采用平衡活塞法（配置平衡活塞及平衡活塞汽封）來(lái)平衡軸向推力，其實(shí)質(zhì)是在轉(zhuǎn)子通流部分的對(duì)側(cè)，加大高壓外軸封的直徑，以產(chǎn)生相反方向的軸向推力，使軸向推力在推力軸承的許用承載范圍之內(nèi)。平衡活塞汽封采用不銹鋼高低齒的薄片型汽封，用不銹鋼條鑲嵌入矩形槽中［1］。

1 故障現(xiàn)象

2016年11月7日9：00，尿素裝置進(jìn)行計(jì)劃停工，11月8日14：00停CO2壓縮機(jī)，14：20機(jī)組停轉(zhuǎn)后，立即啟動(dòng)電動(dòng)盤(pán)車(chē)8 h，22：20停電動(dòng)盤(pán)車(chē)，22：50班組進(jìn)行手動(dòng)盤(pán)車(chē)時(shí)發(fā)現(xiàn)在1/4圈區(qū)間內(nèi)盤(pán)車(chē)卡澀，其它區(qū)間盤(pán)車(chē)正常，電動(dòng)盤(pán)車(chē)也正常。

對(duì)汽輪機(jī)兩端軸瓦進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)兩端徑向瓦下瓦磨損嚴(yán)重，見(jiàn)圖1。

圖1 排汽端徑向瓦磨損情況

圖2 進(jìn)汽端徑向瓦磨損情況

更換新徑向瓦后盤(pán)車(chē)仍然卡澀，為此決定對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行大修。解體發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)平衡活塞下汽封磨損，見(jiàn)圖3，4。

圖3 平衡活塞下汽封磨損情況

圖4 平衡活塞下汽封磨損情況

從圖3可以看出，不銹鋼高低齒薄片型汽封磨損或變形，中間不銹鋼鑲嵌條松脫凸起，造成汽封與平衡活塞摩擦，導(dǎo)致盤(pán)車(chē)異常。圖4中6號(hào)點(diǎn)位置不銹鋼薄片斷裂脫落，平衡活塞上汽封完好［2］。

2 盤(pán)車(chē)異常原因分析

2.1 徑向瓦下瓦磨損原因分析

（1）機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行的影響。對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)，在低壓端隨著蒸汽做功膨脹，壓力和溫度都隨之下降，會(huì)出現(xiàn)蒸汽冷凝形成液滴，液滴與高速旋轉(zhuǎn)的葉片摩擦產(chǎn)生靜電，要通過(guò)安裝在驅(qū)動(dòng)端與軸接觸的電刷和接地線導(dǎo)入地下。如果電刷失效，靜電在轉(zhuǎn)子上越聚越多，轉(zhuǎn)子與大地間的電勢(shì)會(huì)越來(lái)越高，電勢(shì)達(dá)到一定程度時(shí)就會(huì)擊穿軸瓦與軸間的油膜，在軸瓦上形成細(xì)小凹坑，產(chǎn)生靜電腐蝕。當(dāng)軸承發(fā)生靜電腐蝕后，油膜造成破壞，油膜相互摩擦產(chǎn)生的熱量迅速增加，同時(shí)隨著軸瓦間隙的增大，進(jìn)入軸瓦與軸間的油量增加，當(dāng)油量增加帶走的熱量比油膜產(chǎn)生的熱量增加量少時(shí)，軸承的溫度會(huì)上升。汽輪機(jī)兩端徑向瓦溫度都有緩慢上升，提高兩端油壓后，排氣端徑向瓦溫度下降明顯，進(jìn)氣端下降不明顯［3］。

機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)的蒸汽耗量減少，溫度降低，特別是進(jìn)入低壓后五級(jí)葉片的蒸汽量減少，注汽壓力和溫度降低更明顯，造成在低壓端出現(xiàn)大量的蒸汽冷凝形成小液滴。特別是在末級(jí)及次末級(jí)葉片上，靜電在末次及次末級(jí)葉片上越聚越多［4,5］。

（2）機(jī)組多次開(kāi)停車(chē)的影響。汽輪機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)（暖機(jī)過(guò)程中或惰轉(zhuǎn)時(shí)），軸頸與軸瓦屬于半干摩擦狀態(tài)。而轉(zhuǎn)子電動(dòng)盤(pán)車(chē)時(shí)（8 r/min），軸頸與軸瓦屬于干摩擦狀態(tài)，轉(zhuǎn)子的重力全部由下瓦承受，必然導(dǎo)致下瓦磨損嚴(yán)重，這也是原廠設(shè)備操作手冊(cè)要求不能長(zhǎng)時(shí)間電動(dòng)盤(pán)車(chē)的原因。

2.2 平衡活塞汽封磨損原因分析

徑向瓦下瓦磨損導(dǎo)致轉(zhuǎn)子中心下移，轉(zhuǎn)子平衡活塞凸臺(tái)與下汽封不銹鋼高低齒間隙減小，在轉(zhuǎn)子停機(jī)惰轉(zhuǎn)過(guò)程中，因轉(zhuǎn)速低，軸頸與軸瓦間油膜油壓無(wú)法將軸頸抬起，軸頸落在軸瓦的最下方，致使平衡活塞凸臺(tái)與下汽封間隙再次減小，惰轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)致下汽封磨損，而上汽封完好。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析確定了二氧化碳?jí)嚎s機(jī)汽輪機(jī)盤(pán)車(chē)卡澀原因是由于機(jī)組多次開(kāi)停車(chē)及長(zhǎng)時(shí)間在低負(fù)荷情況下運(yùn)行，徑向瓦發(fā)生了磨損，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子中心下移，使平衡活塞汽封發(fā)生刮擦磨損。為了避免葉片再次發(fā)生問(wèn)題，更換了轉(zhuǎn)子、平衡活塞汽封及兩端徑向軸承，并嚴(yán)格控制平衡活塞汽封間隙及兩端徑向瓦間隙在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。保證了二氧化碳增壓機(jī)汽輪機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)尿素裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

［1］中國(guó)石油化工總公司生產(chǎn)部，化學(xué)工業(yè)部化肥司.大型化肥廠汽輪機(jī)離心式壓縮機(jī)組運(yùn)行規(guī)程［M］.大連：大連理工大學(xué)出版社，1988：12-15.

［2］大連工學(xué)院工業(yè)渦輪機(jī)教研室.工業(yè)汽輪機(jī)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1982：91-93.

［3］楊國(guó)安.機(jī)械設(shè)備故障診斷實(shí)用技術(shù)［M］.北京：中國(guó)石化出版社，2007：39-40.

［4］羅志剛.汽輪機(jī)盤(pán)車(chē)裝置的故障分析與處理［J］.河北電力技術(shù)，2002，21（2）：46-47.

［5］何金文，何金權(quán).汽輪機(jī)盤(pán)車(chē)裝置常見(jiàn)故障分析及處理方法［J］.安徽電力科技信息，2002（6）：10-11.

Cause analysis of abnormality during steam turbine barring of CO2compressor in chemical fertilizer plant

Lv Haiqing，Liu Baolai
（Chemical Fertilizer Plant of PetroChina Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China）

This paper analyzed the cause for biting fault during CO2compressor barring of the urea plant of a chemical fertilizer plant.Through step by step disassembly and overhaul,it was determined that the cause for biting during barring is the scraping of the steam turbine rotor balancing piston gland seal with the cylinder gland seal.Solutions to the compressor barring fault were proposed,ideal effect was

.

steam turbine;barring;biting;balancing piston;gland seal

TH45

B

1671-4962（2017）05-0054-02

2017-07-13

呂海清，男，高級(jí)工程師，1994年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院化工機(jī)械與設(shè)備專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)從事化肥裝置設(shè)備管理工作。