化肥廠CO2壓縮機汽輪機盤車異常原因分析

呂海清，劉寶來

（中國石油大慶石化公司化肥廠，黑龍江大慶163714）

化肥廠CO2壓縮機汽輪機盤車異常原因分析

呂海清，劉寶來

（中國石油大慶石化公司化肥廠，黑龍江大慶163714）

分析了某石化公司化肥廠尿素裝置CO2壓縮機盤車出現卡澀故障的原因。通過對汽輪機逐步解體檢修，確定造成盤車卡澀的原因是由于汽輪機轉子平衡活塞汽封與缸體汽封刮擦而導致，提出了壓縮機盤車故障的解決方案，收到了理想的效果。

汽輪機；盤車；卡澀；平衡活塞；汽封

某化肥廠尿素裝置CO2壓縮機汽輪機是1976年由意大利新比隆公司制造的EK1100/ZUD型單缸、抽汽、注汽、凝汽式蒸汽輪機，額定轉速為7 089 r/min，其徑向軸承為雙向四油楔軸承，止推軸承為米楔爾式結構；汽輪機采用平衡活塞法（配置平衡活塞及平衡活塞汽封）來平衡軸向推力，其實質是在轉子通流部分的對側，加大高壓外軸封的直徑，以產生相反方向的軸向推力，使軸向推力在推力軸承的許用承載范圍之內。平衡活塞汽封采用不銹鋼高低齒的薄片型汽封，用不銹鋼條鑲嵌入矩形槽中［1］。

1 故障現象

2016年11月7日9：00，尿素裝置進行計劃停工，11月8日14：00停CO2壓縮機，14：20機組停轉后，立即啟動電動盤車8 h，22：20停電動盤車，22：50班組進行手動盤車時發現在1/4圈區間內盤車卡澀，其它區間盤車正常，電動盤車也正常。

對汽輪機兩端軸瓦進行檢查，發現兩端徑向瓦下瓦磨損嚴重，見圖1。

圖1 排汽端徑向瓦磨損情況

圖2 進汽端徑向瓦磨損情況

更換新徑向瓦后盤車仍然卡澀，為此決定對汽輪機進行大修。解體發現汽輪機平衡活塞下汽封磨損，見圖3，4。

圖3 平衡活塞下汽封磨損情況

圖4 平衡活塞下汽封磨損情況

從圖3可以看出，不銹鋼高低齒薄片型汽封磨損或變形，中間不銹鋼鑲嵌條松脫凸起，造成汽封與平衡活塞摩擦，導致盤車異常。圖4中6號點位置不銹鋼薄片斷裂脫落，平衡活塞上汽封完好［2］。

2 盤車異常原因分析

2.1 徑向瓦下瓦磨損原因分析

（1）機組低負荷運行的影響。對于凝汽式汽輪機，在低壓端隨著蒸汽做功膨脹，壓力和溫度都隨之下降，會出現蒸汽冷凝形成液滴，液滴與高速旋轉的葉片摩擦產生靜電，要通過安裝在驅動端與軸接觸的電刷和接地線導入地下。如果電刷失效，靜電在轉子上越聚越多，轉子與大地間的電勢會越來越高，電勢達到一定程度時就會擊穿軸瓦與軸間的油膜，在軸瓦上形成細小凹坑，產生靜電腐蝕。當軸承發生靜電腐蝕后，油膜造成破壞，油膜相互摩擦產生的熱量迅速增加，同時隨著軸瓦間隙的增大，進入軸瓦與軸間的油量增加，當油量增加帶走的熱量比油膜產生的熱量增加量少時，軸承的溫度會上升。汽輪機兩端徑向瓦溫度都有緩慢上升，提高兩端油壓后，排氣端徑向瓦溫度下降明顯，進氣端下降不明顯［3］。

機組低負荷運行時，汽輪機的蒸汽耗量減少，溫度降低，特別是進入低壓后五級葉片的蒸汽量減少，注汽壓力和溫度降低更明顯，造成在低壓端出現大量的蒸汽冷凝形成小液滴。特別是在末級及次末級葉片上，靜電在末次及次末級葉片上越聚越多［4,5］。

（2）機組多次開停車的影響。汽輪機低速運轉時（暖機過程中或惰轉時），軸頸與軸瓦屬于半干摩擦狀態。而轉子電動盤車時（8 r/min），軸頸與軸瓦屬于干摩擦狀態，轉子的重力全部由下瓦承受，必然導致下瓦磨損嚴重，這也是原廠設備操作手冊要求不能長時間電動盤車的原因。

2.2 平衡活塞汽封磨損原因分析

徑向瓦下瓦磨損導致轉子中心下移，轉子平衡活塞凸臺與下汽封不銹鋼高低齒間隙減小，在轉子停機惰轉過程中，因轉速低，軸頸與軸瓦間油膜油壓無法將軸頸抬起，軸頸落在軸瓦的最下方，致使平衡活塞凸臺與下汽封間隙再次減小，惰轉時導致下汽封磨損，而上汽封完好。

3 結束語

通過分析確定了二氧化碳壓縮機汽輪機盤車卡澀原因是由于機組多次開停車及長時間在低負荷情況下運行，徑向瓦發生了磨損，導致轉子中心下移，使平衡活塞汽封發生刮擦磨損。為了避免葉片再次發生問題，更換了轉子、平衡活塞汽封及兩端徑向軸承，并嚴格控制平衡活塞汽封間隙及兩端徑向瓦間隙在標準內。保證了二氧化碳增壓機汽輪機的正常運轉，實現尿素裝置的長周期運行。

［1］中國石油化工總公司生產部，化學工業部化肥司.大型化肥廠汽輪機離心式壓縮機組運行規程［M］.大連：大連理工大學出版社，1988：12-15.

［2］大連工學院工業渦輪機教研室.工業汽輪機［M］.北京：化學工業出版社，1982：91-93.

［3］楊國安.機械設備故障診斷實用技術［M］.北京：中國石化出版社，2007：39-40.

［4］羅志剛.汽輪機盤車裝置的故障分析與處理［J］.河北電力技術，2002，21（2）：46-47.

［5］何金文，何金權.汽輪機盤車裝置常見故障分析及處理方法［J］.安徽電力科技信息，2002（6）：10-11.

Cause analysis of abnormality during steam turbine barring of CO2compressor in chemical fertilizer plant

Lv Haiqing，Liu Baolai
（Chemical Fertilizer Plant of PetroChina Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China）

This paper analyzed the cause for biting fault during CO2compressor barring of the urea plant of a chemical fertilizer plant.Through step by step disassembly and overhaul,it was determined that the cause for biting during barring is the scraping of the steam turbine rotor balancing piston gland seal with the cylinder gland seal.Solutions to the compressor barring fault were proposed,ideal effect was

.

steam turbine;barring;biting;balancing piston;gland seal

TH45

B

1671-4962（2017）05-0054-02

2017-07-13

呂海清，男，高級工程師，1994年畢業于撫順石油學院化工機械與設備專業，現從事化肥裝置設備管理工作。