煙氣輪機振動故障的診斷及處理

申大勇

（錦州石化公司設備研究所，遼寧 錦州 121001）

一、機組概況

錦州石化公司100萬t/年重油催化裂化能量回收三機組由YLⅡ-8000J型煙氣輪機、AV50-15軸流式壓縮機、Y/YF800-1-4型電動機和潤滑油系統及動力油系統組成。軸流式風機是催化裂化裝置的重要設備之一，主風流量在2100Nm3/min左右，其效率達87%，比離心風機高5%～6%，煙氣輪機把催化裂化再生煙氣中所具有的熱能和壓力能膨脹做功轉變為機械能來驅動軸流式壓縮機，從而達到能量回收的目的。電動機、發電機狀態變化靈活，可以根據機組功率平衡情況變換電動和發電狀態。煙氣輪機所回收功率5630kW可以滿足軸流風機需要的負荷 (夏季除外)。當三機組處于滿負荷時，除滿足催化裂化裝置再生氣用風外，三機組還可以發電100～700kW，有較大的經濟效益。其簡圖及測點布置見圖l。

YLⅡ-8000J型煙氣輪機技術參數：進氣流量2100m3/min，進氣壓力0.27MPa，排氣壓力0.108MPa，進氣溫度670℃，排氣溫度520℃，臨界轉速24024r/min，轉向為從煙機進氣端看逆時針，工作轉速5824r/min，輸出功率8377kW，絕熱效率≥84%。AV50-15型軸流壓縮機技術參數：進氣流量2200m3/min，進氣壓力0.098MPa，排氣壓力0.41MPa，工作轉速5824r/min，一階水平臨界轉速1650r/min，二階水平臨界轉速3950r/min，三階水平臨界轉速7200r/min，一階垂直臨界轉速3250r/min，二階垂直臨界轉速7050r/min，進氣溫度8.9℃，轉向為從煙機進氣端看逆時針，功率7938kW，絕熱效率≥89%。Y/YF800-1-4型電動機技術參數：電壓6000V，額定電流355A，頻率50Hz，額定功率3200kW，工作轉速1492r/min，效率95%，轉向為從煙機進氣端看順時針。振動數據采集器為DPl500，分析軟件為恩泰克預測維修軟件 (PM)。整個測試系統由安裝在機組上的振動傳感器、數據采集器、預測維修軟件和計算機組成。

二、振動特點及原因分析

2007年3月7日，煙機軸承振動突然增大并報警DCS值：煙機南北瓦振幅最高97μm以上。立即對該機組進行了現場監測，利用 (DPl500)數采器采集煙機的絕對振動信號，回傳到計算機中，借助恩泰克愛迪公司的預測維修系統進行分析，煙機和軸流式風機振動烈度見表1，頻譜圖見圖2、圖3、圖4。

機器測點 振動烈度 頻譜峰值測點 mm/s(RMS) 評定區域 mm/s(Peak) 特征頻率1H 10.35 D 11.40 1×1V 3.27 B 3.97 1×2H 18.45 D 20.16 1×2V 1.32 A 1.53 3×2A 6.87 C 8.54 1×

從表1和圖2中可以看出，三機組振動特征為煙機兩個支撐瓦處的水平振動嚴重超標，振動烈度達到煙機內側水平（1H） 振動為10.35mm/s，轉速頻率占主導，諧頻較小，是典型的動不平衡故障征兆。煙機外側水平（2H） 振動18.45mm/s（圖3），轉速頻率占主導。在煙機內側垂直方向（1V）的頻譜圖中出現半頻及其二倍頻和三倍頻，為動靜摩擦故障頻譜（圖4）。

通過頻譜分析，并結合該機組以往記錄，可判斷煙氣輪機振動主要是由轉子不平衡和動靜摩擦引起。轉子動不平衡的可能原因：轉子彎曲；動葉片脫落或附著結焦物。因大修后機組一直運行正常，故轉子彎曲可以排除。所以基本上認為可能是由煙機動葉片脫落或附著結焦物引起。

三、煙機解體檢修

1．拆機檢查情況

煙機進氣機殼內部以及導流器葉片、一級葉輪的工作面與背面聚集大量的催化劑白色粉末；一級葉輪周向端面有明顯摩檫痕跡。因此可以斷定：由于冷卻蒸汽含有大量的水分與高溫煙氣中的催化劑粉末顆粒相遇后聚集結垢造成磨損，破壞轉子的動平衡。

2．處理

清除異物，主要是催化劑粉末顆粒；更換煙機葉片。把冷卻蒸汽的溫度從170℃提高到210℃，以提高蒸汽質量。

該機組檢修后開車，在隨后的兩天里進行跟蹤監測，煙機運行狀態良好。

四、結語

煙機組的運行狀態受到從三旋來的煙氣質量以及公共系統（冷卻蒸汽）的影響較大，上述介紹的煙機由于冷卻蒸汽系統出現異常。蒸汽濕度相對較大，造成催化劑粘結吸附結垢。導致煙機振動大而停機。因此，要求煙機的冷卻蒸汽品質要高，以杜絕異常停機。