在線檢測與校驗技術在煤化工中的應用

劉素艷 朱白欽 王中文

（河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 47766660000）

河南龍宇煤化工有限公司年產500kt甲醇裝置是國內外首套采用Shell粉煤氣化制甲醇的大型生產裝置，全公司共有大型離心壓縮機組7套，固定式壓力容器370多臺，各類壓力管道20多萬米，安全閥390多臺，因此，保證這些大型機組、承壓類特種設備的安全穩定運行是設備管理中的重點，由于化工裝置的特殊性，化工裝置只有安、穩、長、滿、優，才能產生經濟效益［1］。為了解大型機組和各類壓力容器的運行狀態，保證裝置的安全運行，在不影響正常生產的狀態下，該企業引進國內外先進的在線檢測及校驗技術，保證設備穩定、連續、長周期運行。該企業對于大型機組采用以振動檢測為基礎的設備狀態監測與故障診斷技術，對于壓力容器、壓力管道采用無損檢測技術，對于安全閥采用在線校驗技術［2］。通過將這三項技術成功應用到現場，很好地解決了大型煤化工裝置設備長周期連續運行的問題。

1 解決現場問題及應用效果

1.1 成功解決空分增壓機四五級振動大的問題

2010年9月份該企業空分裝置空壓機組出現問題：增壓機組第四級軸振動值偏大，第五級軸振偶發低頻突起振動，如不及時查明原因，將引起機組停車，影響整個裝置停車。通過在線振動監測分析，結合實際運行情況得出空分增壓機四五級振動大原因如下：①潤滑油油質不好；②管道應力較大。在2011年停車檢修時，我們針對這兩項工作進行了處理，首先，更換了潤滑油，其次，對進口管道進行了調整。開車以后，增壓機的振動值明顯下降，目前一直處于穩定運行狀態。

1.2 成功解決汽輪發電機振動問題

該企業的汽輪機由青島捷能電站工程有限公司設計生產，高壓調整抽汽式汽輪機，發電機由山東齊魯電機制造有限公司濟南發電設備廠設計生產（空氣冷卻式），該機組為單級抽汽式汽輪機，汽輪機轉子和發電機轉子分別用軸承支撐，其間用剛性聯軸器連接。B號汽輪發電機組在運行中發現3號瓦軸振動值超過報警值達到188μm，4號軸瓦軸振動值達到120μm，發電機在運行中出現的振動問題，造成機組降低負荷，甚至被迫停機的現象時有發生，給熱電廠發電機組安全、穩定運行帶來了困難。針對發電轉子存在不平衡的問題，為了縮短檢修的時間，通過振通904計算配重角度和重量，并采取現場動平衡，達到降低振動的目的，處理措施如下：①在發電機驅動端軸處貼鑒相片，標出相位角。以鑒相片為零相位，取逆旋轉方向為正方向。在距鑒相片5mm左右處布置光電傳感器，分別在發電機兩端軸承座水平方向放置壓電加速度傳感器，取速度值為測量參數。在整個動平衡過程中，鑒相片的位置和光電傳感器的位置與方向應保持不變。②啟動汽輪發電機待轉速平穩后，將振通904調整為雙面動平衡狀態，并進行測量，得到的初始振動速度及其相位為：第一面（驅動端3號瓦）3.82mm/s 93°；第二面（非驅動端4號瓦）4.54mm/s 330°。③測量完畢，停機并打開發電機機殼，在第一面333°邊緣處（見圖1）加試重塊160g，蓋好機殼，在第二面210°邊緣處（見圖2）加試重塊160g，蓋好機殼。④啟動汽輪發電機，待轉速穩定后，把第一、二面加配重的位置和重量輸入振通904，當振通904屏幕中轉速、振幅和相位顯示穩定后，按回車鍵存儲。計算影響系數，停車按動平衡儀給出的配重后的效果，如果效果情況不好，可以重新安裝配重，直至滿意為止。通過一次動平衡，軸振結果有顯著下降，3號瓦軸振動值從188μm下降50%，4號軸瓦軸振動值從120μm下降40%。現場動平衡處理后，運行期間對機組進行了一次振值測量和頻譜分析，發現各軸瓦振動情況良好，完全達到運行要求。綜上所述，通過狀態監測技術和頻譜分析，能夠確定動設備的各種故障類型，制定有針對性的處理方法。采用振通904不僅可以解決發電機出現的故障，而且是一種簡便而快捷的處理方法，大大縮短了機組的檢修時間，提高了機組的運行效率。

圖1

圖2

1.3 在線無損檢測保證高壓蒸汽彎頭、合成氣管道運行狀況的可知、可控、可防。

該企業開車初期出現高壓蒸汽彎頭多次爆裂，成為該企業最大的生產隱患，對這批高壓蒸汽彎頭進行更換后，為了解更換后這批高壓蒸汽彎頭的運行狀況，我們定期進行無損檢測，通過光譜分析、測厚、測硬度、超聲波檢測、射線探傷等手段進行檢測，并通過檢測數據給出檢測報告，進行綜合評定。經過2011-2012年兩年的檢測運行，所有彎頭均未發現異常現象，保證了該企業高壓蒸汽管道運行狀況的可知、可控、可防。

1.4 安全閥在線校驗技術的應用為甲醇裝置鍋爐、壓力容器、壓力管道長周期運行提供了保障。

安全閥作為一種超壓泄放裝置，在承壓類特種設備的超壓保護中，其重要程度不言而喻。據詳細統計，該企業共有安全閥393臺，因此，每年對安全閥的校驗成為一大難點，一方面要保證甲醇裝置長周期生產，另一方面要兼顧國家對安全閥每年至少調校一次的明文規定。如果每年集中采用離線校驗則不僅工作難度大，短期內無法完成，影響整個裝置的正常生產，且拆裝及校驗費用投入也相對較高。根據國家TSG ZF001-2006《安全閥安全技術監察規程》的要求，如果企業具備自行整定安全閥的能力，則可以自行校驗。因此，該企業派調校人員外出學習并取得安全閥Ⅱ級校驗資格后，將安全閥在線調校技術成功地應用到生產現場，很好地解決了在裝置正常生產過程中的安全閥調校問題［4］。

2 實施經濟效益分析

先進的在線檢測與校驗技術在該企業的應用，是設備預知維護必備的手段，也是該企業開展設備點檢定修管理的核心技術。先進技術的應用首先帶來的是設備維修費用的逐年遞減，根據統計2010-2012年每年維修費用減少100萬元；其次，最大的效益就是保證了裝置的長周期、滿負荷運轉，按照每年少停兩次車計算，每次按照損失200萬元來計算，每年至少減少因機組故障或者合成氣管線泄漏停車花費400萬元。除此之外，該企業不僅技術先進，技術人員也具備較高的操作能力，如這些維護操作讓專業維護公司來做，三項加在一起每年至少要人工及服務費用約150萬元。總之，在線檢測與校驗技術在該企業的應用，除去設備及培訓費用50萬元外，每年至少節省600萬元的檢修費用。

3 結語

在線檢測與校驗技術在大型煤化工裝置上的應用，保證了大型機組，鍋爐、壓力容器、壓力管道、安全閥等重點設備的安全穩定運行，煤氣化裝置安全連續運行突破多次百天記錄，最好運行記錄達到322天，已創下同類裝置殼牌氣化爐最佳連續運行記錄，使該企業扭虧為盈。

［1］趙艷萍，姚冠新，陳俊.設備與管理維修［M］.化學工業出版，2004.

［2］李建華.在線設備狀態監測與故障診斷的應用［J］.石油化工設備，2010（5）：73-75.