淺析新CO2壓縮機(jī)組汽輪機(jī)頻繁跳車原因

呂云輝

(云天化集團(tuán)呼倫貝爾金新化工有限公司內(nèi)蒙古呼倫貝爾021506)

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淺析新CO2壓縮機(jī)組汽輪機(jī)頻繁跳車原因

呂云輝

(云天化集團(tuán)呼倫貝爾金新化工有限公司內(nèi)蒙古呼倫貝爾021506)

云天化集團(tuán)呼倫貝爾金新化工有限公司尿素裝置BHS25/01型CO2壓縮機(jī)組汽輪機(jī)用來(lái)驅(qū)動(dòng)低壓缸和高壓缸，該汽輪機(jī)為單缸、軸流背壓沖動(dòng)式機(jī)組。

1 汽輪機(jī)試車

該汽輪機(jī)在2015年單試的過(guò)程中，第1次試車成功，但是在試車過(guò)程中由于儀表溫度探頭出現(xiàn)故障，儀表人員在檢查探頭的時(shí)候誤將探頭短接，導(dǎo)致機(jī)組軸承溫度達(dá)到聯(lián)鎖值而跳車。而第2次試車在熱態(tài)狀況下，機(jī)組在2 000 r/min時(shí)因振動(dòng)聯(lián)鎖而跳車。第3、第4和第5次試車均因振動(dòng)聯(lián)鎖而跳車。

汽輪機(jī)機(jī)組第5次跳車后，由于該設(shè)備還未進(jìn)行中交，由項(xiàng)目總包方負(fù)責(zé)該機(jī)組的中修，機(jī)組中修后進(jìn)行了第6次試車，依然振動(dòng)聯(lián)鎖而沒(méi)有成功；在機(jī)組完全冷卻后，又進(jìn)行了第7次試車，但是振幅還是居高不下，并發(fā)現(xiàn)機(jī)組異響，現(xiàn)場(chǎng)緊急停車。隨后對(duì)機(jī)組進(jìn)行了解體大修，發(fā)現(xiàn)平衡盤(pán)汽封和密封摩擦嚴(yán)重，進(jìn)汽側(cè)主蒸汽管道膨脹量較大，超過(guò)了設(shè)計(jì)值；總包方對(duì)平衡盤(pán)汽封和密封進(jìn)行了修復(fù)，對(duì)主蒸汽管道限位支架進(jìn)行了整改，大修后再次開(kāi)車，機(jī)組異響，現(xiàn)場(chǎng)緊急停車。隨后，總包方委托我公司專業(yè)檢修人員對(duì)機(jī)組進(jìn)行了檢修，通過(guò)更換轉(zhuǎn)子、平衡盤(pán)密封、排汽側(cè)徑向軸承以及調(diào)整汽缸中心、整改主蒸汽管道限位支架等措施，最終機(jī)組第8次試車成功。汽輪機(jī)試車情況見(jiàn)表1。

2 振動(dòng)原因分析

2.1 儀表探頭及聯(lián)軸節(jié)故障

經(jīng)儀表專業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)檢查振動(dòng)探頭無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)測(cè)振探頭用萬(wàn)用表進(jìn)行校驗(yàn)檢查正常，振動(dòng)探頭狀況良好，因此可排除儀表探頭的問(wèn)題。

表1 汽輪機(jī)試車情況

通過(guò)前期檢修及本次解體大修檢查，聯(lián)軸節(jié)使用情況良好，并未發(fā)現(xiàn)異常，因此可排除聯(lián)軸節(jié)故障引起的振動(dòng)。

2.2 潤(rùn)滑油品質(zhì)

對(duì)機(jī)組昆侖L- TSA46潤(rùn)滑油進(jìn)行檢驗(yàn)，其結(jié)果：潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)黏度41.7 mm2/s、閃點(diǎn)180 ℃、酸堿值(以KOH計(jì))0.09 mg/g、無(wú)水分及機(jī)械雜質(zhì)，上述指標(biāo)均合格，未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。因此，可排除潤(rùn)滑油品質(zhì)不良引起的振動(dòng)。

2.3 對(duì)中不良

轉(zhuǎn)子對(duì)中檢查結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 轉(zhuǎn)子對(duì)中檢查結(jié)果 0.01 mm

由表2可知：轉(zhuǎn)子與前、后軸承座的同心度實(shí)測(cè)值與要求值偏差較大，轉(zhuǎn)子與前、后汽缸汽封處的同心度實(shí)測(cè)值與要求值偏差也較大。本次汽輪機(jī)是單試，故可排除汽輪機(jī)與壓縮機(jī)對(duì)中不良引起的振動(dòng)。因此，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與前、后軸承座及汽缸中心偏差較大，可能會(huì)引起機(jī)組振動(dòng)增大。

2.4 軸承系統(tǒng)故障

軸承系統(tǒng)故障振動(dòng)現(xiàn)象較多，如支撐系統(tǒng)松動(dòng)、間隙不符合要求、油膜渦動(dòng)等，在檢修過(guò)程中進(jìn)行了仔細(xì)的檢查，發(fā)現(xiàn)進(jìn)汽側(cè)徑向軸承瓦面磨痕較小；排汽側(cè)徑向軸承瓦面磨痕較大，并且呈扇形，說(shuō)明排汽側(cè)軸承在運(yùn)行過(guò)程中接觸不良。根據(jù)分析有關(guān)汽輪機(jī)振動(dòng)頻譜圖上并未出現(xiàn)1/2倍頻的分量成分，因此可排除油膜渦動(dòng)的可能。由以上分析可知，排汽側(cè)軸承在運(yùn)行過(guò)程中接觸不良可引起軸承軸頸振動(dòng)增大。

2.5 汽流激振

汽流激振典型的故障是其頻率以1/2倍頻分量為主，但在有關(guān)汽輪機(jī)振動(dòng)頻譜圖上并未出現(xiàn)1/2倍頻的分量成分，因此可排除汽流激振引起的振動(dòng)。

2.6 疏水不暢

汽輪機(jī)缸體疏水不暢可導(dǎo)致缸體積水，進(jìn)而引發(fā)轉(zhuǎn)子帶水，從而致使機(jī)組振幅增大。大修期間，分別對(duì)前、后汽封疏水管以及平衡管疏水管等管道進(jìn)行了檢查，所有疏水管均通暢，因此可排除缸體疏水不暢而引起的振動(dòng)。

2.7 動(dòng)靜部件摩擦

在第1次解體大修時(shí)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子平衡盤(pán)汽封與平衡盤(pán)密封嚴(yán)重摩擦。第1次大修后沖轉(zhuǎn)過(guò)程中，隨著轉(zhuǎn)速上升，振動(dòng)同步上升，暖機(jī)過(guò)程中也沒(méi)有下降。在4 900 r/min的穩(wěn)速過(guò)程中速度有2處小抖動(dòng)，振動(dòng)隨之變小，轉(zhuǎn)速恢復(fù)后，振動(dòng)也隨之恢復(fù)。這說(shuō)明振動(dòng)和轉(zhuǎn)速有直接關(guān)聯(lián)，這符合動(dòng)靜摩擦的特點(diǎn)。另外，汽輪機(jī)振動(dòng)頻譜圖中顯示這次沖轉(zhuǎn)中也是負(fù)1倍頻處振動(dòng)占主導(dǎo)，也符合摩擦的特點(diǎn)，因此，轉(zhuǎn)子平衡盤(pán)汽封與密封發(fā)生了摩擦。

根據(jù)轉(zhuǎn)子1X(1X約為20 μm，-1X約為60 μm)提純軸心軌跡，轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，為“反進(jìn)動(dòng)”，因此，可確定轉(zhuǎn)子動(dòng)靜部件(轉(zhuǎn)子平衡盤(pán)汽封與密封)發(fā)生了摩擦。

2.8 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡

通過(guò)機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)SYSTEM 1獲得的停車前數(shù)據(jù)可看出：該轉(zhuǎn)子軸承軸頸部位振動(dòng)頻率分量中，一倍頻分量為20 μm以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他分量，此現(xiàn)象是轉(zhuǎn)子不平衡的典型特征，可見(jiàn)該轉(zhuǎn)子存在一定的動(dòng)不平衡。

2.9 蒸汽管道布置

在機(jī)組開(kāi)車過(guò)程中，進(jìn)汽側(cè)管道膨脹量實(shí)測(cè)值1 mm，而設(shè)計(jì)值只有0.1 mm。因此，進(jìn)汽側(cè)主蒸汽管道膨脹將速關(guān)閥頂起而導(dǎo)致機(jī)組振幅過(guò)大。

綜上所述，引起機(jī)組軸承軸頸振幅過(guò)大而跳車的原因是汽輪機(jī)排汽側(cè)軸承在運(yùn)行過(guò)程中接觸不良、轉(zhuǎn)子存在動(dòng)不平衡以及轉(zhuǎn)子與前、后軸承座及汽缸中心偏差較大而導(dǎo)致汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)靜部件摩擦，而引起轉(zhuǎn)子動(dòng)靜部件摩擦的原因是進(jìn)汽側(cè)管道膨脹量超過(guò)了設(shè)計(jì)值。

3 解決措施

利用本次大修機(jī)會(huì)更換了轉(zhuǎn)子和排汽側(cè)徑向軸承。針對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)靜摩擦的問(wèn)題，重新調(diào)整了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與前、后軸承座及汽缸的同心度，更換了平衡盤(pán)密封，并將密封間隙調(diào)整至允許值。針對(duì)進(jìn)汽側(cè)蒸汽管道膨脹問(wèn)題，對(duì)管道限位支架進(jìn)行了整改，以確保達(dá)到技術(shù)要求。

4 實(shí)施效果

在實(shí)施以上改進(jìn)措施以后，汽輪機(jī)于2015年11月30日進(jìn)行了試車，各項(xiàng)參數(shù)均符合設(shè)計(jì)要求，效果良好，汽輪機(jī)進(jìn)、排汽側(cè)軸承軸頸振幅均穩(wěn)定在18 μm以下。

2016- 06- 16)