汽輪機葉輪結垢問題分析

黃小飛，頡兆龍

（四川石化有限責任公司，四川成都 611930）

汽輪機葉輪結垢問題分析

黃小飛，頡兆龍

（四川石化有限責任公司，四川成都 611930）

四川石化渣油加氫裝置共有2臺離心式壓縮機，汽輪機作為它的驅動，采用4.0MPa蒸汽作為汽輪機的驅動介質，汽輪機型號是NG32/25，由杭州汽輪機廠制造。該裝置汽輪機自2011年6月20日開始運行，最近數據顯示，運行狀態逐漸變差，主要現象是：調節級后壓力逐漸升高；二次油壓達到0.45MPa，油動機行程全開，汽輪機轉速提高困難。

汽輪機；蒸汽；清洗

1 汽輪機簡介

1.1 汽輪機型號參數

形式：多級背壓式（采用引進德國西門子技術設計制造）。汽輪機型號：NG32/25。

1.2 近期運行狀態的分析

2015年4月9日上午9：00，通過ITCC畫面檢查，循環氫壓縮機、汽輪機各項振動、位移、溫度均在正常范圍，無上升趨勢，但發現汽輪機的進汽閥門開度比以往大很多，此時壓縮機轉速9 600r/min，汽閥開度86%，匯報相關技術人員。經過查找近期數據，汽輪機輪室壓力自2015年3月以來出現上升趨勢，輪室壓力由正常的2.5MPa逐步上升到3.5MPa，汽閥開度由原來的65%上升到90%以上，蒸汽用量由原來的35t/h提高到41t/h，目前二次油壓為0.42MPa，接近上限值0.45MPa。

2 葉輪結垢問題的分析

2.1 管網蒸汽的影響

該裝置汽輪機使用催化裝置蒸汽管網的4.0MPa過熱蒸汽。由于蒸汽受鍋爐水含鹽量、加藥不均勻、不及時排污和工作壓力的影響，蒸汽中的鈉、硅離子含量經常超標。通過分析，如果鍋爐汽包水中含有較多的懸浮物和溶解鹽類時，此時不斷濃縮的鍋爐水，堿度和含鹽量逐漸增高，就有很多的膠體粒子升到表面蒸發，從而使鍋爐水蒸發時所形成的微小氣泡既難以合并變大，又不易破裂，就聚集在蒸發面上，形成一層泡沫層，造成鍋爐水起沫、發泡和水汽共沸，使較多的水分、鹽類及其他雜質夾帶在蒸汽中，流經蒸汽輪機時，被蒸汽輪機流道的金屬表面的一層氧化膜所覆蓋，具有較強的吸附能力，這些雜質和鹽類聚集在上面，結垢析出。

2.2 工作原理概述

汽輪機在運行過程中，4.0MPa蒸汽流過一級靜葉噴嘴、轉子葉片、驅動轉子做功，在此過程中，蒸汽溫度、壓力下降，在下降的過程中，蒸汽就析出了鹽分。汽輪機流通部位結垢，將使流通面積減少，效率下降，若進氣調節閥開度維持不變，流量將變小，使機組功率下降，若汽輪機轉速保持不變，則需要開大進氣閥，當進氣閥開到最大，還是無法提供合適的轉速時，裝置的正常生產就會被影響。初期結鹽，在輸出功率相同的情況下，蒸汽量會慢慢變大，汽輪機的軸承溫度、振動、軸位移等參數也會慢慢變大，后期結鹽，流道會逐漸變窄，蒸汽流量也慢慢下降，最大輸出功率隨之下降，從而無法保證裝置的正常生產。另外，調節閥、主汽閥、及排氣單向閥的閥桿上也會結垢，引起卡澀。

2.3 工藝技術分析

在發現問題后，裝置主操根據技術人員給出的方案進行調試，主操先將壓縮機轉速由9 700r/min設定為9 670r/min，汽輪機進汽閥門逐漸關小，但此時壓縮機轉速并未降至9 670 r/min，維持在9 690r/min接近10min，直至汽閥由90%關至80%左右，轉速才開始緩慢的下降，內操又將轉速設定值降至9 650r/min，但轉速降到9 650r/min后還在繼續下降，汽輪機汽閥又開始逐漸打開，最終穩定在了77%左右，技術人員分析，汽輪機內部轉子結垢，錯油門滑閥可能存在卡澀，導致調速系統不能正常工作。

3 制定清洗方案

3.1 對汽輪機的運行參數進行分析

認為汽輪機動、靜葉片結垢是目前狀態的主要原因，從而引起蒸汽能耗損失，轉速上不去。造成了反應系統壓力難控制，嚴重影響了反應系統的相關操作，頻繁的打開火炬閥，放火炬降壓，直接造成了裝置的波動。為了節省時間和減少損失，部門決定對汽輪機進行濕蒸汽在線清洗。

3.2 清洗方案

（1）工藝條件具備，工具準備充分，工藝流程檢查正常，相關人員按計劃就位，按操作規程正常停汽輪機，汽輪機停止轉動后啟動盤車裝置。

（2）關閉汽輪機出、入口蒸汽閥門，汽輪機出口消音器的排氣閥保持打開狀態；壓力卸掉后，打開機體排凝閥，冷卻機體，進氣溫度到達280℃后，引飽和蒸汽。

（3）聯系裝置內自產飽和蒸汽，改好清洗流程后根據操作規程啟動汽輪機，用飽和濕蒸汽帶動汽輪機轉動并同時清洗汽輪機動、靜葉片，汽輪機沖轉不超過2 000r/min。

（4）飽和蒸汽溫度控制在140～180℃，在保證汽輪機運行轉速正常的情況下，蒸汽溫度越低，清洗效果越好。

（5）機體排凝閥直排凝結水并采樣。

（6）在清洗過程中，密切觀察各部參數，及時聯系，現場檢查發現透平有無異常聲音，緊急情況下應馬上停車。

（7）凝水分析隨時進行采樣，分析凝水中的SiO2，Na+，Fe3+含量，確認凝結水合格后，停濕蒸汽，然后暖機運行。

（8）當蒸汽入口溫度達280℃以上時，升速運行。

3.3 經公司領導決定

4月19日中午12：00停二系列壓縮機，準備汽輪機清洗工作。4月20日中午13時許，維保單位將壓縮機與汽輪機的聯軸器斷開。下午13：50，二系列汽輪機啟動在線清洗，接臨時管線將產品渣油蒸汽發生器E-3004產的0.4MPa飽和蒸汽引入汽輪機，從汽輪機出口經消音器現場放空，擬維持2 000r/min運行清洗。汽輪機沖轉后外操人員即開始不間斷采樣，現場測得電導率從最初的12.8μS/cm逐步升高至14∶07分的34.6μS/cm后開始逐步下降，至15∶30電導率穩定在7.4μS/ cm，經過專家確認，標志著整個清洗過程完成。

4 結束語

本次清洗自4月20日下午13：50分開始，至15：30分清洗過程順利完成，比預期時間縮短了近10h。從汽輪機蒸汽出口采樣分析，主要根據排出冷凝水的組分判斷，汽輪機結垢的主要成分是硅酸鹽和鈉鹽，組分中沒有磷酸鹽，清洗達到了預期的效果。

A n a l y s i s o n F o u l i n g o f S t e a m T u r b i n e I mp e l l e r

Huang Xiao-fei，Jie Zhao-long

There are 2 centrifugal compressors and steam turbines in Sichuan Petrochemical Residue Hydrogenation Unit.4.0MPa steam is used as the driving medium of steam turbine.The steam turbine model is NG32/25，which is manufactured by Hangzhou Steam Turbine Factory.The device steam turbine from June 20，2011 began to run，the recent data show that the operating state gradually deteriorated，the main phenomenon is：adjust the level of pressure gradually increased；secondary oil pressure to 0.45Mpa，oil engine stroke full，steam turbine Speed increase diff i cult.

steam turbine；steam；cleaning

TK263

B

1003-6490（2017）08-0094-02

2017-06-09

黃小飛（1985—），男，四川成都人，助理工程師，主要從事石油化工方面工作。