崔海鑫 常振宇

摘 要：甲醇合成氣壓縮機由凝汽式汽輪機驅(qū)動，在汽輪機工作過程中會出現(xiàn)振動現(xiàn)象，汽輪機是否正常運行可由汽輪機的振動情況進行判定。如若汽輪機出現(xiàn)異常振動，可能對離心壓縮機的穩(wěn)定運行產(chǎn)生破壞作用，不利于安全生產(chǎn)的穩(wěn)定進行。本文以凝氣式汽輪機生產(chǎn)的實際情況進行分析，提出一些對策。

關(guān)鍵詞：凝汽式汽輪機;振動;對策

汽輪機是甲醇合成等行業(yè)廣泛運用的機械設(shè)備之一，也是甲醇等生產(chǎn)裝置中必不可少的。汽輪機振動問題一直是其運行、維護及管理的要點。汽輪機振動過高或者振動異常，不僅使離心式壓縮機組運行的效率下降、能耗增大，而且稍有不慎就可能造成嚴重的事故[1-2]。由此可見，如何有效地控制和減小壓縮機組中汽輪機振動顯得重要。

1 汽輪機的概述

汽輪機，可稱為蒸汽機，是一種旋轉(zhuǎn)式蒸汽動力裝置也是蒸汽動力裝置中最為重要的組成部分，可將蒸氣的熱能轉(zhuǎn)化為機械功。在實際應(yīng)用中，主要將其作為發(fā)電所用的原動機，也應(yīng)用于發(fā)電機的機組上，尤其是各種泵的驅(qū)動以及風機、壓縮機等，按照蒸汽初壓可以將汽輪機分為低壓汽輪機、中壓汽輪機、高壓汽輪機、超高壓汽輪機、亞臨界壓力汽輪機以及超臨界壓力汽輪機六個等級[3]。

1.1 工作原理

在蒸汽設(shè)備的作用下，汽輪機對進入其中的蒸汽進行擠壓，汽輪內(nèi)的蒸汽經(jīng)技能型膨脹做功以后，一部分的蒸汽會從軸封部分漏出，其余的部分全部會進入到凝汽器中，在其凝結(jié)成水，提高汽輪機熱效率?？s減排氣缸直徑尺寸，將已經(jīng)做完功的蒸汽抽回回熱加熱器中，這種蒸汽機，稱之為凝汽式汽輪機。利用汽輪機帶離心式壓縮機的工作原理，打開閘門后實行對運行機組工作狀態(tài)進行檢測，得到汽輪機帶離心式壓縮機的實際工作參數(shù)，進一步的分析并完成逆功率的保護。這對于汽輪機的機組調(diào)節(jié)是很重要的[4]。

1.2 結(jié)構(gòu)部件及配套設(shè)備

凝氣式汽輪機設(shè)備主要由凝汽器、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵以及抽氣器組成[5]。汽輪機排氣進入凝汽器中，然后在循環(huán)水作用下，凝結(jié)成水，然后凝結(jié)水泵將其抽出，經(jīng)過熱器的加熱后，將水送回鍋爐中。在進行汽輪機的使用時，其主要的配套設(shè)備應(yīng)該引起重視。汽輪機主要由輪轉(zhuǎn)部位和主要的聯(lián)動區(qū)域構(gòu)成，其他部分是靜止的，涵蓋隔板、進汽部分等。因為汽輪機在使用時需要在較高的溫度下，因此該設(shè)備屬于高精密度要求的機械設(shè)備，同時需要與不同的加熱器設(shè)備相結(jié)合，共同構(gòu)成相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)部件[6]。

2 本廠所用汽輪機簡介

本廠汽輪機采用杭州汽輪機有限公司生產(chǎn)的HNKS40/ 56型蒸汽輪機，其設(shè)計蒸汽壓力為8.83MPa，溫度535℃。正常轉(zhuǎn)速7562rpm，額定轉(zhuǎn)速7704rpm，排氣壓力-0.89kPa。

正常耗氣量57.6t/h，額定耗氣量60.4t/h。實際運行狀態(tài)中，蒸汽壓力為7.832-8.782MPa，溫度515℃左右，蒸汽消耗在50-67t/h。

3 一年來的總體振動分析

3.1 一年來的總體振動情況

正常情況下，汽輪機振值一般在18μm以下。自2016年11月25日-2017年11月20日，一年來，汽輪機共發(fā)生67次不同程度的超值振動;平均每月波動5.58次，每周波動1.28次，振動發(fā)生時，一般在20-60μm波動，其中，大于35μm振動次數(shù)達到63次，占94%;大于45μm振動次數(shù)達到41次，占61.2%;大于50μm振動次數(shù)達到21次，占31.3%。氣量調(diào)節(jié)時，振動次數(shù)60次，占89.88%;蒸汽量調(diào)節(jié)時，振動67數(shù)次，占100%。具體振動情況如表1所示。

如表1所知，我們得到2016年12.8-2017年1.2，25天時間內(nèi)，振動17次，平均0.68次/日，主要原因為入口壓力過低，都在1.2 MPa以下，振動前平均壓比4.52。振動占總量的25.37%。

2017年1.7-2017年2.16，40天，振動19次，平均0.63次/日，平均入口壓力1.6MPa，振動前平均壓比4.19。振動占總量的28.36%。

2017年5月、8月、9月、10月，4個月一般每月振動4-5次，共22次，平均入口壓力1.82MPa，振動前平均壓比4.21。振動占總量的32.83%。

2017年11.6-11.20，15天振動8次，平均入口壓力1.929MPa，振動前平均壓比4.27。振動占總量的11.95%。

3.2 一年來的總體振動原因分析及危害

從上述表1的數(shù)據(jù)分析來看，有如下結(jié)論：

汽量調(diào)節(jié)時，振動必發(fā)生。實際蒸汽品質(zhì)達不到要求，壓力不足，汽輪機蒸汽耗量大（超負荷），（超負荷最大：17.5%）。

原因：①汽機末級蒸汽濕氣大，葉片負載大，易引進葉片振動;②蒸汽流量超設(shè)計，單位面積的流量超設(shè)計，易引起葉片振動;③透平整體超負荷，轉(zhuǎn)子的承載力增加，油膜的承載力增加，油楔角改變，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)平衡破壞，易發(fā)生振動。

危害：①汽輪機輪室壓力高，通流部分沖刷大;②運行不穩(wěn)、經(jīng)常發(fā)生振動，易引起葉片應(yīng)力增大、葉片受損;③止推軸承承載力大，溫度高（實際），軸承壽命短;④經(jīng)常振動，密封部件受損;⑤轉(zhuǎn)子的彎曲應(yīng)力增大，易造成轉(zhuǎn)子失衡。

入口壓力低，高壓比，氣體在葉輪內(nèi)易形成渦動，易引進轉(zhuǎn)子振動。而且，入口壓力越低、壓比越大，越易發(fā)生振動。

危害：①運行不穩(wěn)、經(jīng)常發(fā)生振動，易引起葉輪應(yīng)力增大、葉片受損;②經(jīng)常發(fā)生振動，軸承承載力大，軸承壽命短;③經(jīng)常振動，密封部件受損;④渦動的產(chǎn)生，出口溫度相應(yīng)也增加;⑤轉(zhuǎn)子的彎曲應(yīng)力增大，易造成轉(zhuǎn)子失衡。

氣體組分變化時，質(zhì)量流量發(fā)生變化，承載變化，一般也易發(fā)生振動。

3.3 對汽輪機振動情況提出采取的措施

在之后的汽輪機運行中，我們認為采取下列措施是有用的。

①提高蒸汽品質(zhì);②優(yōu)化工況，降低壓比;負荷調(diào)節(jié)，要緩、穩(wěn);③提高保溫措施（對保溫全面檢查，不合格時修正）;④控制合成負荷，不要長期超負荷運行;⑤控制氫碳比4.0以上;⑥在正常情況下關(guān)閉防喘振閥，盡量降低機組轉(zhuǎn)速;⑦機會檢修時，檢查軸承、密封。

參考文獻：

[1]孫燕青，梁坤.汽輪機異常振動的分析與排除[J].內(nèi)蒙古石油化工，2010，36（03）：83-84.

[2]陳祥府.發(fā)電廠汽輪機異常振動的分析及排除[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，3：l56.

[3]曲斌.汽輪機振動的原因分析及處理[J].化工管理， 2018（02）：190+192.

[4]馮宏.也論汽輪機異常振動的分析與排除[J].今日科苑，2008（18）：74.

[5] Li B， Zhang C. Briefly Discusses the Condensing of Steam Turbine Equipment Operation[J].2012.

[6]孫柏軍.連續(xù)重整聯(lián)合裝置用能優(yōu)化改進[J].石油煉制與化工，2011，42（1）：69-74.