引風機透平轉速波動大原因分析與處理措施

王邦旭

（中海石油建滔化工有限公司，海南東方 572600）

中海石油化學股份有限公司日產2 500t甲醇裝置采用英國DAVY 公司甲醇生產工藝技術，由中國成達工程公司負責工程設計，以高二氧化碳、高氮氣含量的天然氣為原料，經過蒸汽一段爐轉化為適合制甲醇的合成氣，再經過壓縮、合成、精餾等工序生產出既滿足國家GB338－2004優等品標準，又滿足美國O－M－232K 的 “AA”級標準的精甲醇。

日產2 500t甲醇裝置轉化爐引風機透平J502由杭州汽輪機股份有限公司設計并制造，透平規格型號為NG25／20，廠家序列號為T7902，型式為背壓式，設計參數見表1。

表1 引風機透平設計參數

1 故障現象

我公司日產2 500t甲醇裝置轉化爐引風機透平于2010年10月投入使用。引風機透平投用以來，轉速波動就比較大，當引風機透平轉速約為9 900r／min 時，轉速波動達到300r／min 左右。由于引風機透平轉速波動大，引起轉化爐爐膛壓力變化過大，而轉化爐爐膛壓力設計值為－1 000Pa到＋100Pa，如果爐膛壓力低于－1 000Pa或者高于＋100Pa，轉化爐就會聯鎖跳車。為了防止因轉化爐爐膛壓力引起轉化爐聯鎖跳車，我公司只能采用手動控制引風機透平轉速來控制轉化爐爐膛壓力，這樣給主控操作人員帶來很大的麻煩，且轉化爐運行狀態不穩定。引風機透平存在的轉速波動大問題是我公司裝置平穩運行的一大隱患。

2 原因分析

為了徹底解決轉化爐引風機透平轉速波動大的問題，必須先分析引起引風機透平轉速波動大的原因。能夠引起引風機透平轉速波動大的原因很多，在這里就逐一分析。

（1）引風機透平運行轉速不在設計轉速范圍內，引起轉速波動大。如果引風機透平轉速小于設計轉速最小值或者大于設計轉速最大值，會引起轉速波動。我公司引風機透平運行轉速為9 900r／min左右，而引風機透平設計轉速范圍為7 934～10 563r／min，引風機透平運行轉速在設計轉速范圍內，所以判斷引風機透平轉速波動大不是由于運行轉速不在設計轉速范圍內所導致。

（2）引風機透平進汽和排汽工藝參數波動，引起轉速波動大。如果引風機透平進汽壓力、溫度或者排汽壓力波動，會引起轉速波動。我公司引風機透平進汽來自中壓蒸汽管網，而中壓蒸汽管網系統比較大，壓力穩定在3.05MPa左右，溫度穩定在350℃左右。而引風機透平正常進汽壓力為3.05MPa，額定進汽壓力為3.20MPa，正常進汽溫度為350℃，額定進汽溫度為360℃；排汽至低壓蒸汽管網，而低壓蒸汽管網系統也比較大，壓力穩定在0.65MPa左右，而引風機透平設計正常排汽壓力為0.65MPa。引風機透平進汽壓力、溫度和排汽壓力都符合正常運行參數要求，所以判斷引風機透平轉速波動大不是由于進汽和排汽工藝參數波動所引起。

（3）引風機透平負荷變化，引起轉速波動大。如果引風機透平負荷波動，會引起轉速波動。我公司轉化爐入口由鼓風機鼓入空氣，提供燃燒所需要的氧氣，出口由引風機排出燃燒后的煙氣，鼓風機和引風機都采用透平驅動，當鼓風機透平轉速穩定在9 000r／min左右，為了使轉化爐爐膛壓力接近－100Pa，引風機透平轉速約為9 900r／min，但轉速波動達到300r／min左右。因為鼓風機透平轉速和轉化爐爐膛壓力穩定，而引風機透平轉速波動大，說明引風機透平轉速波動大不是由于負荷變化所引起。

（4）引風機透平調速器的PID 值不合適，引起轉速波動大。

（5）引風機透平控制油帶氣泡，引起轉速波動大。如果引風機透平潤滑油箱油位低，潤滑油回油產生的氣泡還來不及破滅，就進入潤滑油泵入口，會導致控制油帶氣泡。因為氣泡具有可壓縮性，會引起控制油壓力波動，從而導致引風機透平轉速波動。

（6）引風機透平控制油壓力不穩定，引起轉速波動大。如果引風機透平控制油壓力不穩定，會引起透平油動機油缸活塞上下移動，導致調節汽閥開度波動，從而造成轉速波動。

（7）引風機透平控制油油質問題引起轉速波動大。如果引風機透平控制油油質有問題，會影響透平控制油系統，從而引起轉速波動。

（8）引風機透平調節汽閥彈簧預緊力不符合設計要求，引起轉速波動大。如果引風機透平調節汽閥彈簧預緊力不符合設計要求，調節汽閥就不能良好地動作，從而引起轉速波動。

（9）引風機透平油動機活塞桿和拉桿之間連接松動，引起轉速波動大。如果引風機透平油動機活塞桿和拉桿之間連接松動，當油動機活塞桿上下移動時，油動機拉桿沒有跟著油動機活塞桿同步上下移動，從而導致透平轉速波動。

（10）引風機透平油動機油缸活塞環泄漏，引起轉速波動大。如果引風機透平油動機油缸活塞環泄漏，會導致油缸活塞壓力變化，導致活塞上下移動，造成調節汽閥進汽量變化，從而引起透平轉速波動。

（11）引風機透平油動機錯油門滑閥組合件卡澀，引起轉速波動大。如果引風機透平油動機錯油門滑閥組合件卡澀，不能良好地旋轉和上下移動，會引起轉速波動。

3 排查情況

針對轉化爐引風機透平轉速波動大的可能原因，提出以下排查、處理措施。

（1）經過動態調節調速器的PID 值，不能解決引風機透平轉速波動大的問題，最后進行電磁轉換器信號強制試驗，還是不能解決轉速波動大的問題，說明引風機透平轉速波動大不是由于調速器的PID 值不合適所導致。

（2）增加引風機透平潤滑油箱里的潤滑油量，使得潤滑油箱油位升高，防止潤滑油箱里的氣泡進入潤滑油泵，導致控制油帶氣泡，引起轉速波動。引風機透平潤滑油箱油位符合設計要求后，轉速波動的問題還是得不到解決，所以判斷引風機透平轉速波動大不是由于控制油帶氣泡所引起。

（3）引風機透平停機后，檢查控制油蓄能器，壓力為0.45MPa，符合引風機透平正常運行參數要求，所以判斷引風機透平轉速波動大不是由于控制油壓力不穩定所引起。

（4）通過取樣分析潤滑油品質，監測報告表明，油品理化指標基本正常，說明引風機透平轉速波動大不是由于控制油油質問題所造成。

（5）通過測量引風機透平調節汽閥彈簧長度來檢查彈簧預緊力是否符合設計要求，測量值為152mm，符合設計要求，說明引風機透平轉速波動大不是由于調節汽閥彈簧預緊力不符合設計要求所引起。

（6）拆下引風機透平油動機，檢查油動機活塞桿和拉桿之間連接是否松動，發現活塞桿和拉桿之間連接完好，說明引風機透平轉速波動大不是由于油動機活塞桿和拉桿之間連接松動所引起。

（7）拆開引風機透平油動機油缸，發現活塞環表面完好，沒有泄漏，說明透平轉速波動大不是由于油動機油缸活塞環泄漏所引起。

（8）拆開引風機透平油動機錯油門（見圖1），取出錯油門滑閥組合件檢查，發現錯油門滑閥組合件（見圖2）表面和滑閥轉動盤下端面有明顯摩擦痕跡，錯油門滑閥組合件套筒（見圖3）固定螺釘松動，螺釘頭凸出套筒端面，判斷錯油門滑閥組合件表面的摩擦痕跡是因為引風機透平試車時，由于控制油系統比較臟，造成錯油門滑閥組合件和錯油門滑閥組合件套筒產生摩擦所致，而滑閥轉動盤下端面的摩擦痕跡是由于錯油門滑閥組合件套筒固定螺釘松動，螺釘頭凸出套筒端面，并和滑閥轉動盤下端面互相摩擦所致。因為錯油門滑閥組合件與錯油門滑閥組合件套筒，滑閥轉動盤下端面與錯油門滑閥組合件套筒固定螺釘相互摩擦，導致錯油門滑閥組合件不能良好地旋轉和上下移動，造成引風機透平調節汽閥不能良好地調節閥門開度，從而引起引風機透平轉速波動大。

圖1 油動機錯油門

4 處理措施

（1）檢修引風機透平油動機錯油門。清洗干凈錯油門；擰緊錯油門滑閥組合件套筒固定螺釘，使得螺釘頭不高出套筒端面；更換錯油門滑閥組合件。

圖2 錯油門滑閥組合件

圖3 滑閥組合件套筒

（2）引風機透平靜態調試。關閉引風機透平進汽和排汽截止閥，停機電磁閥強制帶電，建立油動機二次油，調速器給出0%開度，操縱信號輸出4mA，二次油壓力調節至0.15MPa，調整調節汽閥刻度（見圖4）至0位置；調速器給出100%開度，操縱信號輸出20mA，二次油壓力調節至0.45MPa，調整調節汽閥刻度至30位置。

圖4 調節汽閥刻度

（3）調速器的PID值調整。開機后，動態調整調速器的PID 值，使得引風機透平轉速比較平穩。當引風機透平轉速約為9 900r／min 時，轉速波動為30r／min左右。

5 結 語

我公司日產2 500t甲醇裝置轉化爐引風機透平油動機錯油門檢修完成交付使用后，注意觀察其轉速波動情況。目前，引風機透平轉速約為9 900r／min時，轉速波動為30r／min左右。引風機透平轉速能夠根據轉化爐爐膛壓力自動調節，為日產2 500t甲醇裝置的安全、穩定、長周期運行提供了保證。