空分機(jī)組汽輪機(jī)軸位移變化原因的分析、探討

楊錦濤

【摘 ?要】25萬(wàn)噸/年產(chǎn)空分裝置汽輪機(jī)自2018年2月開車以來(lái)軸位移一直呈緩慢上漲趨勢(shì)，由于溫度測(cè)點(diǎn)接觸不好，軸瓦溫度不能起到參考作用，通過(guò)分析空分工藝運(yùn)行條件、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量軸端電壓并利用本特利在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)空分汽輪機(jī)軸位移升高故障進(jìn)行探討和分析，為以后類似故障的提前預(yù)警和分析診斷提供借鑒和參考。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī);推力瓦;靜電腐蝕;

0.引言

25萬(wàn)噸/年產(chǎn)甲醇空分裝置KDON-28000/46100型空分設(shè)備由一套帶前置空氣純化器（采用分子篩和活性氧化鋁）的空氣分離裝置、該裝置由開封空分集團(tuán)設(shè)計(jì)制造。該系統(tǒng)空壓機(jī)機(jī)組是由陜鼓總成供貨的汽輪機(jī)雙驅(qū)機(jī)組，一端（低壓側(cè)）驅(qū)動(dòng)單軸空壓機(jī)做功，另一端（高壓側(cè)）通過(guò)變速箱增速驅(qū)動(dòng)增壓機(jī)做功。2018年2月，機(jī)組在例行檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)空分機(jī)組汽輪機(jī)止推軸承瓦塊表面異常，在評(píng)估無(wú)法繼續(xù)使用后更換了全部主推力瓦塊。機(jī)組隨后投入運(yùn)行，但出現(xiàn)了汽輪機(jī)軸位移沿正推方向逐步變大的現(xiàn)象，尤其是 2018年8月以來(lái)，汽輪機(jī)軸位移數(shù)值上漲超過(guò)了0.1mm，接近汽輪機(jī)軸位移報(bào)警值。我公司采用GE-Bently System 1在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，調(diào)閱異常時(shí)間段內(nèi)系統(tǒng)生成的頻譜圖、軸心軌跡圖、軸振趨勢(shì)圖等圖譜提取故障征兆，并收集機(jī)組異常狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速、振值、蒸汽流量，溫度等狀態(tài)信息，對(duì)機(jī)組故障狀態(tài)進(jìn)行分析、探討。

1.機(jī)組簡(jiǎn)介

該機(jī)組汽輪機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)與一臺(tái)增壓機(jī)，額定工況進(jìn)汽參數(shù)為：進(jìn)氣壓力3.5Mpa，進(jìn)口溫度415℃，蒸汽耗量88.3t/h，汽輪機(jī)輸出功率為20875kw。來(lái)自鍋爐管網(wǎng)中壓蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，經(jīng)汽輪機(jī)葉輪對(duì)蒸汽汽體作功減壓后，第一調(diào)整級(jí)低壓蒸汽（壓力0.6Mpa，溫度160℃）送回低壓蒸汽系統(tǒng)，末級(jí)蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)低壓缸排出（壓力12Kpa（A），溫度49℃）;汽輪機(jī)軸振動(dòng)≥59um報(bào)警;汽輪機(jī)軸振動(dòng)≥86um 停機(jī);汽輪機(jī)推力瓦溫度90℃報(bào)警，110℃停機(jī);汽輪機(jī)軸位移范圍最小±0.560 mm，最大±0.800mm。

2.機(jī)組故障特征

2018 年2月，在繼續(xù)計(jì)劃?rùn)z修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)空分機(jī)組汽輪機(jī)止推軸承瓦塊表面異常，在評(píng)估無(wú)法繼續(xù)使用后更換了全部主推力瓦塊。機(jī)組隨后投入運(yùn)行，但出現(xiàn)了汽輪機(jī)軸位移沿正推方向逐步變大的現(xiàn)象，尤其是 2018年8月-至2019年3月汽輪機(jī)軸位移數(shù)值上漲超過(guò)了 0.1mm，超過(guò)了汽輪機(jī)軸位移報(bào)警值，期間空分工藝裝置各項(xiàng)工藝參數(shù)穩(wěn)定，沒(méi)有發(fā)生大幅波動(dòng)狀況。由于汽輪機(jī)推力瓦溫度探頭安裝不到位，溫度數(shù)值顯示不準(zhǔn)，所以無(wú)法通過(guò)推力瓦溫度判斷推力瓦塊是否出現(xiàn)磨損或熔融現(xiàn)象。

3.機(jī)組故障分析

（1）汽輪機(jī)高壓側(cè) ZT9003、ZT9004兩測(cè)點(diǎn)的軸位移數(shù)值，在7個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)了約0.1mm的上漲，查看汽輪機(jī)主要工藝量趨勢(shì)圖可知，汽輪機(jī)的工況在這段時(shí)間內(nèi)比較平穩(wěn)，汽輪機(jī)軸位移上漲不應(yīng)是工藝狀態(tài)變化引起。

（2）2018年2月，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)汽輪機(jī)軸承箱開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)止推軸承底座垂直度超差約 0.20mm，該安裝缺陷可能導(dǎo)致止推軸承在運(yùn)行過(guò)程中軸承瓦塊磨損，軸承油膜形成不均勻，影響止推軸承工作效果。

（3）通過(guò)GE-Bently System1在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)調(diào)取軸心軌跡圖譜查看，機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，在汽輪機(jī)進(jìn)氣側(cè)、空壓機(jī)兩側(cè)均出現(xiàn)了不同程度靜電釋放現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)一步勘察及檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，整個(gè)空分壓縮機(jī)組軸系上并未安裝靜電釋放裝置，且在汽輪機(jī)主軸上能檢測(cè)到 9-26 V的交流電壓。

（4）汽輪機(jī)于2019年7月份開蓋檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，其主推力瓦塊上局部均顯暗灰色，我們用金相顯微鏡在200X、500X下對(duì)推力瓦塊上的不同區(qū)域進(jìn)行了觀察。發(fā)現(xiàn)瓦塊暗灰色區(qū)域，存在明顯的坑洼腐蝕痕跡。結(jié)合機(jī)組上存在明顯靜電聚集現(xiàn)象，主推力瓦塊上的暗灰色應(yīng)是靜電腐蝕引起。

4.分析結(jié)論

（1）汽輪機(jī)近一年來(lái)軸位移呈逐步上漲趨勢(shì)，但并不是由于機(jī)組工況變化引起。

（2）止推軸承底座目前垂直度超差較大，可能會(huì)導(dǎo)致止推軸承瓦塊在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)磨損，影響止推軸承運(yùn)行效果。

（3）經(jīng)信號(hào)分析并現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，確定機(jī)組主軸上產(chǎn)生的靜電是導(dǎo)致止推軸承瓦塊電腐蝕繼而引起軸位移變大的主要原因。

5.建議與注意事項(xiàng)：

（1）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)盡快在汽輪機(jī)上安裝碳刷防靜電裝置，確保機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的多余靜電能釋放到地面上。

（2）針對(duì)汽輪機(jī)止推軸承底座垂直度超差較大的現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)研究整改方案，這樣能有助于降低汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的推力瓦塊磨損，改善軸承潤(rùn)滑效果。

（3）汽輪機(jī)推力軸承上的測(cè)溫點(diǎn)目前工作不正常，無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)推力軸承的溫度變，在檢修時(shí)檢查溫度探頭是否安裝到位。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司煤制油化工安裝檢修公司）