劉國旺

（岳陽長煉機電工程技術(shù)有限公司 鄂爾多斯分公司，內(nèi)蒙古自治區(qū) 鄂爾多斯 017209）

0 引言

國內(nèi)某煤化工公司的煤制氫、氣制氫裝置采用殼牌煤氣潔凈技術(shù)建設(shè)的煤氣化裝置，利用干法煤粉加壓氣化技術(shù)。該裝置內(nèi)都具有主要的透平氨冰機、循環(huán)氣極冷壓縮機、原料氣壓縮機這3 個主流程離心式壓縮機組，影響著整個裝置的生產(chǎn)開停工，所以對軸系儀表的準(zhǔn)確性、真實性、穩(wěn)定性尤為重要。

煤制氫裝置中，循環(huán)氣壓縮機與殼牌氣化爐所連接的工藝氣系統(tǒng)相連接，由于工藝復(fù)雜、設(shè)備技術(shù)前沿、自動化程度高，從原始開工至今，氣化爐的長周期運行一直是困擾生產(chǎn)裝置的問題。如果每條燒嘴內(nèi)煤粉流通時不穩(wěn)定，且又在氣化爐高負(fù)荷情況下各煤線不均勻燃燒，就會出現(xiàn)燒嘴罩“偏燒”導(dǎo)致各燒嘴罩磨損燒破漏出來的循環(huán)水嚴(yán)重影響了氣化爐生產(chǎn)合成氣的能力，特別嚴(yán)重的情況下還會導(dǎo)致氣化爐換熱段的各級換熱器表面和循環(huán)氣壓縮機機組的葉輪片上附著一層“石灰塊化”的介質(zhì)，不僅會影響氣化爐合成氣的流通量，甚至可以導(dǎo)致壓縮機負(fù)荷過大，或因振動過大導(dǎo)致非正常停機。

1 機組軸系儀表介紹

測量離心壓縮機組或者往復(fù)機組等轉(zhuǎn)動機組設(shè)備“轉(zhuǎn)子”或者“軸”的運行狀態(tài)的一系列儀表探頭的總稱，譬如：振動、位移、轉(zhuǎn)速、溫度、鍵相、膨脹差、角速度等。

1.1 軸系儀表測量系統(tǒng)的組成部分

圖1 軸系儀表探頭回路組成Fig.1 The composition of the shafting instrument probe loop

1.2 標(biāo)定的分類和適用范圍

1）專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)表述：分為靜態(tài)校驗和動態(tài)校驗

靜態(tài)校驗是指對探頭本身出廠的直流信號所反映出來的線性、靈敏度等關(guān)鍵指標(biāo)屬性，通過TK3 等校驗平臺模擬信號的方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)排列、匯總、計算、分析，判斷是否符合出廠性能指標(biāo)的過程。

動態(tài)校驗是指對探頭本身出廠的交流信號所反映出來的動態(tài)信號，也是通過TK3 等校驗平臺模擬信號的方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)排列、匯總、計算、分析，判斷是否符合出廠性能指標(biāo)的過程。

2）俗稱：離線處理和在線處理

離線處理狹義來講就是通常所說的，在停工、停機等不生產(chǎn)的期間，對軸系儀表探頭進(jìn)行靜態(tài)校驗和動態(tài)校驗的處理，包括完好檢查、探頭好壞檢查、電阻值測量、延長線電纜檢查等。

在線處理就是離線處理相反的情況，在裝置和機組正在運行期間，采用分段、校驗、模擬、試驗、對比等各種排查手段進(jìn)行數(shù)據(jù)的分類、收集、辨識、分析，最終形成方向性或者鎖定故障點、問題、結(jié)論，供設(shè)備專業(yè)參考，判斷下一步的措施和方案。

1.3 在線處理涉及的內(nèi)容和標(biāo)定檢驗方法

在線檢測試驗探頭的電阻值變化和“間隙”電壓信號輸出反應(yīng)。

運行中的往復(fù)機組上安裝的軸下沉探頭的在線模擬：通過使用TK3 連接以及安裝在往復(fù)機上的探頭以及延長線、前置器模擬。試驗測試出TK3 所“模擬測量間隙”通過軸下沉探頭的測量信號電壓值的反應(yīng)變化，“模擬測量間隙”操作中前置器的輸出信號與運行機組上安裝的探頭實際測量的“間隙”直接到3500 監(jiān)測系統(tǒng)的信號相關(guān)，試驗證明在3500 系統(tǒng)中有被取反或者“量程”—“模擬測量間隙”的情況。

2 軸系儀表在線處理案列

2.1 案列一：某煤氣化氨冰機各類軸系儀表故障的在線判斷和優(yōu)化

故障現(xiàn)象：

1）汽輪機6 個轉(zhuǎn)速探頭無鎖緊螺母，其安裝處為凹面，給固定探頭帶來不便。檢修后轉(zhuǎn)軸位置可能變化，必須重新測繪探頭安裝間距。

2）壓縮機低壓端對角布置的某兩支雙支熱電阻，一側(cè)兩支溫度同步偏高。

3）汽輪機側(cè)軸向位移Z300A/B 在半年的時間內(nèi)，DCS系統(tǒng)上的機械位移的儀表顯示值逐步按照每一周0.01mm或者每兩周0.01mm 的規(guī)律，逐步增大，趨近報警值和聯(lián)鎖值。

產(chǎn)生的結(jié)果和影響：

1）由于汽輪機轉(zhuǎn)速探頭所組成的回路和本身性能，無法通過電壓、電流等測量指標(biāo)判斷探頭距離汽輪機轉(zhuǎn)軸齒輪的間隙距離，容易在回裝轉(zhuǎn)速探頭的過程中造成探頭磨損甚至被打折。

2）在壓縮機轉(zhuǎn)軸同位置360°周圍布置的所有瓦塊上的溫度點，只有靠近下軸點的瓦塊溫度高，排除掉檢修機械專業(yè)提供的間隙數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)的情況下，在線準(zhǔn)確判斷溫度點是否準(zhǔn)確，共設(shè)備和工藝專業(yè)判斷，都有停機停工檢查的必要性。

3）該透平氨冰機是影響全廠停車的壓縮機，因此該汽輪機位移的顯示不正常，必須查明原因，否則嚴(yán)重影響該機組的長周期運行，甚至導(dǎo)致全廠停車。

處理措施：

1）對于轉(zhuǎn)速探頭：①現(xiàn)場測繪轉(zhuǎn)速探頭凹面安裝處數(shù)據(jù)與探頭螺紋規(guī)格（美制3/8-24UNF 螺紋），加工配套的特制鎖緊螺母，確保探頭能安裝牢固，同步采用2mm 四氟條作為安裝間隙標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)安裝；②通過3 種手段測量、相互印證、確定安裝間距，利用精確測繪、計算出的探頭螺距為1.41mm 確定探頭安裝間距；定位時與機修專業(yè)配合在探頭頂部與轉(zhuǎn)軸齒輪處選用2.0mm 厚的四氟加工件確定探頭安裝間距，使用塞尺測繪。

2）對于溫度探頭，低壓端TE217A/B 溫度偏高，采取以下3 步走方式在線判斷溫度值準(zhǔn)確度：

①通過接線箱內(nèi)的端子處線路互換的“基本”方法，觀察一段時間顯示溫度基本一致，判斷一次元件和線路均無問題；②采用上述的“標(biāo)定檢驗”方法，使用儀表信號發(fā)送器“勁儀”，對單支信號進(jìn)入系統(tǒng)的點，模擬溫度信號，三組持續(xù)半小時以上的數(shù)據(jù)采集，排除控制系統(tǒng)問題；③在現(xiàn)場溫度一次元件接線盒內(nèi)，同步使用精度和檢測響應(yīng)較高的萬用表，通過采用在接線箱內(nèi)斷開與系統(tǒng)連接，直接測量電阻值一段時間，判斷電阻值對應(yīng)的溫度顯示正確。

3）對于位移探頭，采取同樣的“三步走”方法，數(shù)據(jù)量化分析判斷為主要依據(jù)反算：①通過接線箱內(nèi)的端子處線路互換的“基本”方法，觀察一段時間顯示溫度基本一致，可以大致判斷探頭和線路均無問題。

②通過在接線箱內(nèi)在線測量間隙電壓值，反算出來的探頭實際間隙值，對比靜態(tài)校驗線性數(shù)據(jù)對比判斷，測量準(zhǔn)確性，依據(jù)本特利探頭靈敏度性能計算公式：

③通過3500 系統(tǒng)監(jiān)控軟件，監(jiān)控得到的間隙電壓和間隙值，“第二”項計算所得數(shù)據(jù)，再次對比驗證判斷，測量準(zhǔn)確性。

處理后效果：

圖3 設(shè)計加工的背緊帽實物圖Fig.3 The physical picture of the designed and processed back tight cap

圖4 汽輪機轉(zhuǎn)速探頭的原安裝實物圖Fig.4 The original installation physical diagram of the steam turbine speed probe

圖5 設(shè)計機加工背冒改造后的安裝圖Fig.5 The installation diagram after the design and machining of the back cover is modified

圖6 瓦溫內(nèi)持續(xù)同步走高的趨勢圖Fig.6 The trend chart of continuous and synchronous rise in Wattwen

1）轉(zhuǎn)速探頭可以用“數(shù)據(jù)”證明其完整的“新參數(shù)”，準(zhǔn)確把握安裝位置。

2）瓦溫可以排除一次元件問題，后經(jīng)運行中油路的相應(yīng)調(diào)整，證實溫度元件監(jiān)測正常，確定為瓦間隙部位存在“異物”雜質(zhì)，導(dǎo)致局部溫度升高。

3）位移探頭的測量監(jiān)測數(shù)據(jù)分析可以充分證明監(jiān)測存在的“規(guī)律性”，在檢修期間開蓋后驗證為機械部分的“預(yù)拉量”所致。

2.2 案列二：某煤氣化循環(huán)氣壓縮機位移位置和支架改造

故障現(xiàn)象：

在安裝儀表探頭時增加背緊力的過程中，兩支位移探頭在安裝時會相互影響安裝的相對位置變化，造成儀表安裝電壓的顯示誤差。

產(chǎn)生的結(jié)果和影響：

1）位移探頭根部同軸電纜線易折斷，屏蔽層破裂，影響測量回路的穩(wěn)定性測量。

2）測量不準(zhǔn)或者波動“假指示”，輕則聯(lián)鎖停車，重則影響設(shè)備對軸位移的監(jiān)測以及對設(shè)備運行安全性的判斷。

3）甚至導(dǎo)致整個裝置停車。

處理措施：

實施“位移安裝支架的”位置和結(jié)構(gòu)的改造，如圖9、圖10 所示。

處理后效果：

更新后可以保證位移探頭的穩(wěn)定性測量，徹底解決安裝時的相互干擾，以及在線使用時排除不掉的相互影響的因素。

2.3 案列三：氣制氫原料氣壓縮機轉(zhuǎn)速探頭的隱患故障處理和改造

故障現(xiàn)象：

圖7 原壓縮機位移安裝支架Fig.7 The original compressor displacement mounting bracket

圖8 原壓縮機位移安裝支架固定方式Fig.8 Fixing method of original compressor displacement mounting bracket

圖9 壓縮機位移安裝支架設(shè)計草稿原圖Fig.9 Original drawing of design draft of compressor displacement mounting bracket

圖10 改造后的壓縮機位移安裝支架Fig.10 Compressor displacement mounting bracket after modification

1）6 個汽輪機轉(zhuǎn)速探頭接線處因高溫過熱，航空插頭與電纜損壞，易造成線路老化或短路，轉(zhuǎn)速信號虛接、波動。

2）ITCC 機組控制系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速信號接入PI 卡，因轉(zhuǎn)速探頭所產(chǎn)生的脈沖頻率高于卡件頻率，同時硬點單通道信號接入，而且會干擾到其他通道的脈沖信號接入。

產(chǎn)生的結(jié)果和影響：

影響調(diào)速閥自動調(diào)節(jié)，機組在開機升速過程中波動，尤其是過臨界時對機組產(chǎn)生危害，運行正常后的波動則會影響機組平穩(wěn)。

處理措施：

1）在現(xiàn)場，對于轉(zhuǎn)速探頭重新焊接接頭或者更換航空插頭，并購買防高溫黃臘管，并在內(nèi)部填充防高溫膠，進(jìn)行隔離。現(xiàn)場的接線處將原6 個探頭的線路混合在一起，使用防爆軟管分開整理，排除現(xiàn)場信號線間距離過近可能產(chǎn)生的干擾源問題。

2）在機柜間，用2KΩ 的色環(huán)電阻短接正在使用的通道，將不使用的各個信號通道用“短接線”直接短接，排除解決系統(tǒng)通道間的干擾問題。

處理后效果：

圖11 整改后實物圖Fig.11 Physical map after rectification

對以上里外的相關(guān)組件，包含機械部分對閥門內(nèi)件結(jié)構(gòu)進(jìn)行逐一整改后，徹底解決了相互干擾導(dǎo)致的調(diào)速閥波動的問題。

3 結(jié)束語

儀表專業(yè)經(jīng)過兩至三年的探索，大大地增加了在線處理離心壓縮機的軸系儀表故障處理的經(jīng)驗，有效排除了儀表故障和隱患，能夠準(zhǔn)確地給動設(shè)備專業(yè)提供非常有參考價值的測量參數(shù)和數(shù)據(jù)，幫助工藝裝置指導(dǎo)生產(chǎn)和設(shè)備運行意見，逐步達(dá)到并最終實現(xiàn)了離心壓縮機組的長周期運行的目的。