王勇

(中國石化集團(tuán)南京化學(xué)工業(yè)有限公司，江蘇南京 210048)

中國石化集團(tuán)南京化學(xué)工業(yè)有限公司煤化工部合成裝置TK602蒸汽透平機(jī)為一級氨冷凍螺桿壓縮機(jī)組，主要作用是為低溫甲醇洗裝置和空分裝置提供冷量。在下游用戶開工或減負(fù)荷生產(chǎn)時，氨合成系統(tǒng)中的產(chǎn)品氨將從二級氨排放罐(壓力2.5 MPa，溫度1.4 ℃)改送至閃蒸罐減壓、閃蒸(絕壓0.08 MPa，溫度-38 ℃)，液氨送常壓儲罐，蒸發(fā)后的氣氨送至一級氨冷凍壓縮機(jī)入口。

機(jī)組采用蒸汽透平機(jī)作為驅(qū)動機(jī)，工作轉(zhuǎn)速為1 620 r/min，入口蒸汽來自中壓蒸汽管網(wǎng)，壓力3.82 MPa，溫度420 ℃左右，經(jīng)膨脹做功后出口壓力為1.0 MPa，溫度320 ℃左右，再經(jīng)過止逆閥送往低壓蒸汽管網(wǎng)。該蒸汽透平機(jī)由德國KKK公司制造，采用單級懸臂背壓式結(jié)構(gòu)，主要由蝸殼、葉輪與齒輪箱組成，齒輪箱高速軸與葉輪相連，低速軸與壓縮機(jī)相連。高速、低速軸兩端由可傾瓦式徑向軸承支撐，具有較好的穩(wěn)定性，每個瓦塊可繞支點做微小的擺動，以適應(yīng)合適的工作位置，使每個瓦塊都能形成收斂的油楔，瓦塊與軸徑形成的油楔可以在運(yùn)行參數(shù)(負(fù)荷、速率、潤滑油黏度等)改變的情況下，自動調(diào)整為合適的形狀，由此不會產(chǎn)生失穩(wěn)分力；瓦塊位置能自動調(diào)整，使每個瓦塊上產(chǎn)生的油膜力均通過支點和軸徑中心，即總保持外載荷交于一點，因此不會產(chǎn)生一個使軸徑渦動的切向分力。齒輪箱結(jié)構(gòu)及可傾瓦式徑向軸承見圖1。

圖1 齒輪箱結(jié)構(gòu)及可傾瓦式徑向軸承實物照片

高速軸每個軸承上分別設(shè)有2個振動探頭，靠近葉輪側(cè)位號為VI26751X/Y，靠近壓縮機(jī)側(cè)位號為VI26752X/Y，每個軸瓦下瓦上均裝有2個雙支熱電阻來測量瓦溫。熱電阻安裝位置實物圖見圖2。

圖2 熱電阻安裝位置實物照片

1 設(shè)備故障現(xiàn)象

TK602蒸汽透平機(jī)高速軸VI26751X/Y、VI26752X的3個測振點的振動值在同一時間突然出現(xiàn)增大現(xiàn)象，同時靠近壓縮機(jī)側(cè)軸瓦上一溫度點顯示溫度值突變到0 ℃。

該蒸汽透平機(jī)振動停機(jī)采用四取二聯(lián)鎖方式，靠近葉輪側(cè)VI26751X/Y聯(lián)鎖設(shè)定值58 μm，報警值46 μm，靠近壓縮機(jī)側(cè)VI26752X/Y聯(lián)鎖設(shè)定值為54 μm，報警值38 μm，因只有VI26752X一點振動值達(dá)到聯(lián)鎖設(shè)定值，另兩個點VI26751X/Y振動值雖有增加但未達(dá)到聯(lián)鎖設(shè)定值，故未觸發(fā)振動聯(lián)鎖停機(jī)。

2 故障原因分析和處理

TK602蒸汽透平機(jī)突發(fā)振動值變大后，對設(shè)備進(jìn)行了排查。

1)運(yùn)行參數(shù)檢查。檢查機(jī)組振動突變前后，蒸汽透平機(jī)進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度、螺桿壓縮機(jī)負(fù)荷等工藝參數(shù)，各工藝參數(shù)均無明顯變化。

2)振動值真假檢查。對機(jī)組的振動聯(lián)鎖進(jìn)行臨時解除，將振動值最大的VI26752X(73.844 μm)和振動值最小的VI26752Y(25.820 μm)接線進(jìn)行在線對調(diào)，測量結(jié)果分別為VI26752X(24.213 μm)和VI26752Y(72.654 μm)，確定振動值變大為真實情況。

3)測溫電阻檢查。該電阻型號為PT100熱電阻，環(huán)境溫度在0 ℃時標(biāo)定電阻值為100 Ω，隨著測量溫度的變化，電阻值會發(fā)生相應(yīng)的變化。但現(xiàn)場測量發(fā)現(xiàn)突變到0 ℃的溫度點電阻值為壞值，而且其所在位置處備用測溫電阻值也為壞值，據(jù)此判斷溫度點已斷裂。

4)調(diào)整機(jī)組運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行試驗。以現(xiàn)有負(fù)荷為基準(zhǔn)，分別增加、減少5%負(fù)荷，振動值隨之明顯變化，但負(fù)荷調(diào)整結(jié)束后，振動趨勢隨即保持穩(wěn)定。

根據(jù)振動突變與溫度突變在同一時間發(fā)生，結(jié)合溫度探頭的安裝位置，通過上述檢查、試驗后，得出基本判斷：溫度探頭斷裂后，瓦塊自由擺動受到影響，瓦塊無法自動調(diào)節(jié)到最佳工作位置，因此振動突然增大，但在此運(yùn)行參數(shù)下振動趨勢可以維持平穩(wěn)；在運(yùn)行參數(shù)調(diào)整過程中，軸瓦自動調(diào)節(jié)不能完全適應(yīng)工況要求，振動值發(fā)生變化，參數(shù)穩(wěn)定后振動趨勢也隨之穩(wěn)定。此次振動突然增大與熱電阻斷裂影響可傾瓦自動調(diào)節(jié)有關(guān)。

考慮到TK602蒸汽透平機(jī)停車對公司生產(chǎn)經(jīng)營影響較大，鑒于振動可控，討論決定維持機(jī)組運(yùn)行參數(shù)不變，監(jiān)控運(yùn)行，經(jīng)過一段時間觀察，機(jī)組振動趨勢平穩(wěn)，安全可控，可以監(jiān)控運(yùn)行。

3 結(jié)論

TK602蒸汽透平機(jī)是合成裝置冷凍單元的關(guān)鍵設(shè)備，此次通過故障分析及處理雖然暫時解決了問題，但也給機(jī)組長周期穩(wěn)定運(yùn)行留下了隱患，暴露了大機(jī)組管理中存在的問題，今后將規(guī)范大機(jī)組管理，按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行管理、使用、維護(hù)、修理，保障設(shè)備本質(zhì)安全，避免此類事件的再次發(fā)生。