降低合成氨生產系統透平循環機電機故障率的研究

(河南能源化工集團安化公司，河南 安陽 455133)

安陽化學工業集團有限責任公司合成氨生產系統安裝了3臺TC450/32-13型透平循環機，該透平循環機具有結構緊湊、占地面積小、使用效率高、噪聲低等優點。但由于工藝操作、檢修、維護等各方面原因，透平循環機配套電機運行狀況一直不穩定，主要表現為電機軸承已散架、定子線圈易燒損、外協檢修率居高不下等方面。這種情況不僅不利于生產系統的安全穩定運行，也帶來了較大的經濟損失，同時給維護增加了很多不必要的工作量。針對透平循環機展開技術攻關，采取各種攻關措施，這些措施的實施對整個合成氨生產系統安全、平穩運行起到了良好的作用，效果顯著。

1 改造前狀況

安陽化學工業集團有限責任公司合成氨生產系統3臺透平循環機運行方式為2開1備，透平循環機配套電機參數見表1。

表1 透平循環機配套電機參數

為了對透平循環機電機的檢修情況做更進一步的了解，對2014年透平循環機檢修及更換情況做了統計(見表2)。

表2 2014年透平循環機電機檢修及更換情況

通過上述檢修統計可以看出，在2014年透平循環機故障數量較多，且外協檢修臺數也居高不下。每臺電機檢修價格大約15萬元左右，全年僅透平循環機電機外協檢修就要耗資近150萬元人民幣。

2 原因分析

通過深入現場進行調查，收集透平循環機電機出現故障的具體數據，找出了造成透平循環機電機故障頻繁的主要原因。

2.1 外協檢修質量差

透平循環機電機是大功率特種電機，當電機燒損后，企業內部檢修班組無法進行定子大修處理，需外協聯系廠家進行大修。原外協大修廠家大修完成后，無任何電機試驗報告單，大修后電機使用壽命短，電機定子線圈多次出現放電擊穿現象，檢修工藝不符合工藝規范，外協檢修質量差。

2.2 電機保護氣質量不高

透平循環機工作介質為H2、N2、NH3、CH4、Ar，NH3對銅金屬有腐蝕性，循環介質一旦進入電機內部，將對電機定子線圈造成致命傷害。對損壞的電機解體進行檢查，發現電機解體后，電機內部氨味比較大，檢修人員無法對電機內部檢修檢查。這說明透平循環機電機保護氣運行不穩定、質量差，使循環的介質氨進入到電機內，嚴重腐蝕電機絕緣，燒損電機。保護氣運行不穩定，也使電機運行產生的熱量不能夠及時被帶走，不利于維持電機絕緣。

2.3 電機轉子運行不平衡

電機在運行過程中，多次出現軸承散架故障，該故障對電機轉子平衡造成一定的影響，由于企業內部檢修班組檢修設備有限，無法對電機轉子做動平衡檢查，使電機帶病運行。后經結合專業技術設備對電機轉子進行檢查，發現部分電機轉子左不平衡量125g，右不平衡量160g。電機轉子運行不平衡，嚴重影響電機的安全運行。

2.4 帶電測量絕緣電阻儀老化

帶電測量絕緣電阻儀是隨透平循環機安裝時配套安裝的，現已運行16年，再加上安裝現場溫度較高，環境比較惡劣，導致在線絕緣監測裝置出現老化、檢查失靈現象，不能準確反映電機絕緣情況。電機絕緣異常情況不能夠及時被發現，導致電機帶病運行，引起設備跳車。

2.5 電機大修絕緣材料不合格

檢修人員對透平循環機電機定子線圈進行檢查后，發現電機定子線圈有放電痕跡，該放電痕跡是由于電機線圈絕緣材料不合格造成的，從而導致線圈放電，最終引起線圈燒損。

3 對策實施

針對以上問題，結合檢修、檢驗，對透平循環機電機制定以下改造措施。

(1)實施對策1：①咨詢國內專業透平循環機制作、檢修廠家，最終確定為湘潭金陽電機泵業有限公司。確定檢修廠家后，安排檢修責任班組內技術過硬的檢修員工到外協檢修廠家，全程監督外協電機大修，嚴把檢修質量；②電機外協檢修工作完成后，對電機進行全面試驗，并要求外協檢修單位出具正式試驗報告單，嚴把驗收關。透平循環機專業電機試驗報告單見表3。

表3 透平循環機專業電機試驗報告單

(2)實施對策2：①透平循環機電機在進行檢修時，電機端蓋一打開，電機內部充滿了刺鼻的氨味，循環介質氨對電機絕緣有強烈的腐蝕性，電機絕緣受損后，電機容易出現放電現象，引起電機短路燒損，嚴重時將會損壞電機定子線槽，導致電機報廢；②檢修人員發現該問題后，結合工藝生產車間對保護氣系統氨冷器、 水分離器、硅膠干燥器、電加熱器及其配管、閥門等部件進行全面檢查，并對變質的硅膠干燥機進行更換。

(3)實施對策3：檢修人員結合專業技術廠家對電機轉子進行平和系統檢測，發現部分電機轉子不平衡量達160g，遠超允差5g，電機轉子有不平衡現象，不符合電機使用要求。發現該問題后，及時對電機轉子進行修復。修復后，電機轉子不平衡量降低到3g左右，不平衡量<5g，達到電機運行標準。

(4)實施對策4：解體帶電測量絕緣電阻儀裝置后檢查，發現內部電路板部分原器件已損壞，現有絕緣電阻儀已無法準確檢查電機絕緣情況。設備檢修技術人員經過對比后，決定將原來的DJY-Ⅲ型絕緣電阻儀更新為YNY-Ⅲ系列在線絕緣監測儀。YNY-Ⅲ系列在線絕緣監測儀在線監測時不會增加系統的電壓紋波系數，不受系統對地分布電容的制約及外界信號的干擾。同時，面板設有報警指示燈，當監測系統的任何一線和地之間的接地絕緣出現異常，低于儀器設定的報警值時，發出聲光報警信號，能夠及時通知相關人員進行檢修維護。

(5)實施對策5：電機內線圈的放電現象是由電機絕緣不合格造成。小組成員發現該問題后，聯系外協大修廠家更換絕緣材料，要求絕緣材料能夠滿足抗氨腐蝕性和絕緣材料耐壓試驗標準。檢修人員對電機大修絕緣材料進行8 000V、60s耐壓試驗，耐壓試驗合格，具有抗氨腐蝕性，能夠滿足透平循環機電機絕緣使用需要。

4 運行效果及鞏固措施

透平循環機系統改造優化投運后，2015年無電機外協大修，與技改前全年外協大修10臺相比效果顯著，節約了大量外協檢修費用，減輕了檢修人員勞動強度，增加了合成氨產量。

為了鞏固所取得的成效，采取了如下措施：①建立健全電機外協檢修臺賬，詳細記錄外協大修電機基本信息，并且嚴把外協檢修質量關；密切結合工藝運行人員，保證電機保護氣高質量運行；②加強對檢修人員的培訓力度，使檢修人員能夠對電機故障原因作出正確的判斷，確保檢修質量和電機安全運行。

5 結語

經過以上幾項措施的實踐應用，有效避免了系統因透平機電機故障導致跳車事故的發生，為公司避免了巨大的經濟損失和安全事故的發生，有力保障了生產系統的運行質量，為生產系統的“安、穩、長、滿、優”運行奠定扎實基礎。

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