于雷，林凱

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江 鶴崗 154100）

1 設備結(jié)構(gòu)參數(shù)

中海石油華鶴煤化有限公司（簡稱公司）年產(chǎn)30萬t合成氨、52萬t大顆粒尿素。公司的洗滌器風機是尿素造粒裝置關鍵設備之一，其運行參數(shù)值聯(lián)鎖至造粒系統(tǒng)，設備運行狀態(tài)直接影響尿素造粒的單日產(chǎn)量。該設備型號為Y5-2X51-11NO19.4F，結(jié)構(gòu)形式為單級雙吸雙支撐離心式，電機驅(qū)動，通過膜片式聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接，工作介質(zhì)為過濾空氣。風機殼體為箱式剖分結(jié)構(gòu)，進氣箱底部設有防旋板，熱態(tài)運轉(zhuǎn)有熱變形裕量。葉片為直板型，焊接在圓錐形前盤和平的中盤之間，葉輪與鑄鋼件軸盤采用螺栓聯(lián)接。軸承形式為雙列向心球面滾子軸承，可消除轉(zhuǎn)子跨距及撓度值的影響；軸承箱為飛濺自潤滑，內(nèi)設鑄鋁輕質(zhì)甩油盤；傳動箱軸頸密封采用機械迷宮密封。風機主要性能參數(shù)：流量為294096m3/h，進口大氣壓95.54kPa，風機轉(zhuǎn)速960r/min，軸功率524kW，效率83%。

2 故障現(xiàn)象

洗滌器風機在2020年1月開始出現(xiàn)振動值幅度逐漸上漲的趨勢。選取一個以30天周期的測量記錄：驅(qū)動端水平振值強度范圍2.1～5.4mm/s，垂直振值強度范圍2.3～4.2mm/s，平均溫度24.2℃。非驅(qū)動端水平振值強度范圍1.4～3.7mm/s，垂直振值強度0.7～2.4mm/s，平均溫度25.5℃。測量期間發(fā)生2次與平臺欄桿共振現(xiàn)象。該設備聯(lián)鎖值為驅(qū)動端水平振值或垂直振值≥6.3mm/s，運行穩(wěn)定≥55℃。如果運行時振動值上漲至聯(lián)鎖動作，設備跳車會引起造粒系統(tǒng)停車。公司尿素產(chǎn)量因為造粒系統(tǒng)停車而受到影響，影響程度根據(jù)洗滌器風機的檢修周期正相關，所以在最短的時間內(nèi)解決洗滌器風機振動值上漲的問題，讓設備平穩(wěn)運行是十分必要又迫切的課題。

3 檢查及查找原因

根據(jù)初步判斷后的原因分析，利用造粒系統(tǒng)月度例行清洗工作的6h時間，對洗滌器風機進行停機檢查。按照先易后難的順序，首先，對運行記錄、DCS流量曲線、空氣過濾器、介質(zhì)濕度和溫度、電機獨立試驗、聯(lián)軸器等進行檢查；其次，對軸承箱和葉輪進行內(nèi)部檢查。檢查結(jié)果如下：（1）開停車記錄、DCS流量曲線正常；（2）空氣過濾器濾網(wǎng)干凈，進氣的空氣濕度和溫度正常；（3）電機獨立試驗振動值正常，聯(lián)軸器膜片無損傷；（4）軸承內(nèi)圈有磨損劃痕（見圖1），安裝位置主軸表面有磨損痕跡（見圖2）；（5）葉輪與軸盤之間的聯(lián)接螺栓松動和2顆螺母脫落，螺栓孔偏心磨損。

圖1 軸承內(nèi)圈磨損劃痕

圖2 主軸表面磨損痕跡

根據(jù)檢查結(jié)果進行原因分析，軸盤上的螺栓孔徑與螺栓過盈配合導致孔徑邊緣與螺栓摩擦，長時間摩擦和跟隨葉輪振動并在轉(zhuǎn)動方向上形成不規(guī)則孔徑，螺母預緊力因振動而降低開始出現(xiàn)松動甚至脫落的現(xiàn)象。葉輪振動導致微動不平衡，軸承和主軸之間開始發(fā)生磨擦，久之間隙擴大，產(chǎn)生軸承和軸的相對位移。綜合以上原因，設備在運行時表現(xiàn)出振動值緩慢和持續(xù)的上漲現(xiàn)象，當振頻與設備框架一致時產(chǎn)生共振現(xiàn)象。

4 在線檢修方案的論證和實施

4.1 制定檢修方案

根據(jù)檢查的結(jié)論制定檢修方案，對主要原因逐項進行技術(shù)改造，重點對葉輪、軸盤、主軸、軸承進行修理并采取措施避免類似問題再次的發(fā)生。因采購新主軸的周期較長，設備運行期間的安全風險很大，時間對于本次設備檢修尤為重要，所以選取冷焊技術(shù)來修復受損部位。冷焊修復技術(shù)特點一是焊接補充時溫度在40℃范圍上下，焊補點附近金相組織不會發(fā)生改變。特點二是可以選擇電極材料來實現(xiàn)修復材料不同硬度。根據(jù)新技術(shù)特點制定了兩種檢修方案，如下： （1）方案一是常規(guī)類檢修方案。首先，對軸磨損部位用冷焊填補材料，再進行在線機加工車削至圖紙尺寸數(shù)值；其次，對螺栓孔徑統(tǒng)一擴孔至就近標準值，采用自鎖式螺栓；最后，對轉(zhuǎn)子做動平衡。該方案優(yōu)點是檢修徹底，可以解決振動值上漲的問題，可以實現(xiàn)長周期的運行，采用的技術(shù)資源充足，安全風險全程可控；缺點是檢修時間長，雖然比設備解體大修用時短，但是，按工序排列需要5d的時間，影響尿素出料5d的產(chǎn)量。尿素產(chǎn)量按照1860t/d計算，需要損失9300t尿素產(chǎn)量。（2）方案二是應急類檢修方案。首先，對主軸磨損部位進行全面的測繪，畫出磨損量分布圖，再對軸承內(nèi)圈用冷焊填補材料，然后進行機加工車削至測量數(shù)值；其次，對葉輪進行在線微調(diào)，將螺栓和螺母焊接在軸盤上；最后，?對轉(zhuǎn)子做在線動平衡。該方案優(yōu)點是檢修時間短，5h內(nèi)完成在線處理部分的工序，完全可以利用造粒系統(tǒng)月度例行清洗時間窗口完成，不影響尿素出料產(chǎn)量。缺點是需要提前停機1次用來測量主軸磨損分布數(shù)據(jù)，多損失1件軸承，雖然可以解決振動值上漲的問題，但是，振動值還是會偏高。

4.2 實施檢修

根據(jù)技術(shù)可行性論證和效益可行性論證后，在沒有成熟經(jīng)驗可供借鑒的情況下，選擇創(chuàng)新的應急在線檢修方案。方案實施步驟如下：（1）2020年2月的造粒系統(tǒng)例行清洗時間窗口，對洗滌器風機軸承箱檢查，測繪制圖。采用象限取樣法，選取100個點測量軸、軸承內(nèi)圈磨損值在0.83～0.93mm，繪制磨損分布圖紙并標記尺寸。（2）2020年3月按照測繪圖紙尺寸對新軸承的內(nèi)圈進行冷焊焊補，焊補材料硬度控制在洛氏硬度HRC52～55范圍值，軸承內(nèi)圈填補厚度選擇0.93mm，過盈值0.02mm（用軸承加熱器試驗軸熱膨脹0.028mm）。（3）2020年3月利用造粒系統(tǒng)例行清洗時間窗口，對軸承箱進行檢修，更換加工后的軸承。安裝探頭收集葉輪轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)，調(diào)整葉輪角度，焊接葉輪和軸盤之間的螺栓。根據(jù)計算公式用電腦計算出需要添加配重量和位置，轉(zhuǎn)子做在線動平衡。本次在線檢修全部用時5h，設備運行后測量驅(qū)動端水平振值3.2mm/s、垂直2.2mm/s、溫度36.5℃。非驅(qū)動端水平振值2.1mm/s、垂直1.2mm/s、溫度30.3℃。風機運行期間制定特護方案，增加數(shù)據(jù)測量頻次，測量期間振動值沒有上漲，達到預期效果。

4.3 注意事項

本次應急檢修是采用一種新型低溫焊接技術(shù)對軸承進行修補，來解決生產(chǎn)現(xiàn)場實際問題的應用實踐。因洗滌器風機轉(zhuǎn)速屬于中轉(zhuǎn)速設備，通過此次試驗已經(jīng)達到應急檢修目的，但是，暫不建議在高轉(zhuǎn)速的設備上應用，主要考慮的是冷焊焊補后的材料硬度是否適合，尚未有數(shù)據(jù)驗證。

5 結(jié)語

洗滌器風機檢修后平穩(wěn)運行，直至公司開展年度大修期間對該設備全面解體大修。本次檢修方案不但為公司避免了尿素產(chǎn)量的損失，同時本次應用的在線應急檢修方法也為生產(chǎn)運維提供了一種檢修思路和方法。根據(jù)冷焊技術(shù)的特點，在化工檢修過程中，可以考慮適當采用冷焊技術(shù)對中低轉(zhuǎn)速軸、法蘭、管件等鍛件進行局部修復和其他應用等。