氨冰機組透平振動故障分析及處理

王玉平

（中國石化齊魯分公司運維中心，山東淄博 255400）

1 機組概況

10 萬立方米/h 煤氣化分為氣化裝置和凈化裝置。氣化裝置生產的粗煤氣經凈化裝置處理后，分為氫氣、羰基合成氣、二氧化碳氣和酸性氣，外送下游用戶。酸性氣體脫除操作中需要外界提供冷量（約為4.3 Mkcal/h），為此用氨循環制冷系統來滿足要求。氨冰機組是煤氣化凈化裝置最核心的一臺設備，它的穩定運行直接關系到向下游煉油廠提供氫氣和向丁辛醇裝置提供羰基合成氣。

氨冰機組壓縮機為離心式，由沈陽鼓風機有限公司制造，壓縮機為兩缸三段，共15 級，經兩次中間冷卻和一次末端冷卻，缸體為水平剖分式。驅動機為杭州汽輪機股份有限公司制造，為帶有一定反動度的單缸冷凝式，蒸汽流向為軸流式。

氨冰機組S8000 在線監測系統共有12 個軸振動測量通道，6 個軸位移測量通道，每根轉子設有4 個軸振動測量點，2個軸位移測量點。

2 機組異常振動情況

2015 年4 月23 日上午，透平低壓側（VT24244A、VT24244B）和高壓側（VT24243A、VT24243B）4 個振動測點波動并增大，低壓側測點VT24244B 振動值達到65 μm，接近連鎖值75 μm，高位持續一段時間后，工藝沒有采取任何措施，4 個測點快速下降，自動恢復正常，如1 圖所示。

4 月23 日劇烈振動后，又分別于26 日、28 日、29 日，發生3 次接近聯鎖值的高報，嚴重威脅機組安全穩定運行。

3 原因分析

圖1 透平4 個振動測點的振動趨勢

劇烈振動的間隔時間都有一定規律，大約間隔36 h。振動升高主要是低壓側2 個振動測點，高壓側變化不大，說明振源主要來自透平自低壓側。壓縮機低壓缸、高壓缸振動均正常，排除壓縮機端故障引起。劇烈振動波動期間，機組負荷、蒸汽進氣量均穩定，說明工藝條件對振動影響的可能性不大。

每次振動波動都是高壓側振動向下走，低壓側向上，兩頭交叉后，低壓側2 個振動測點快速升高，后快速下降，最后恢復正常，尤其是低壓側VT24244B 探頭振動值漲幅最大。分析振動問題，常規做法是對振動的頻譜等圖譜進行分析，1×，2×，正進動，軸心軌跡，這些信息指向的故障，不平衡、不對中、軸彎曲，轉子松動、動靜摩擦等似乎都不能解釋振動為何會突然增大隨后又快速減小恢復正常。

2015 年4 月23 日透平劇烈振動前，已經發現了振動異常，并做了很多工作。查找振動規律，發現每年11 月份至次年4 月份透平振動波動相對較大，5 月份至10 月份振動波動相對較小。每年5 月至10 月份本地區氣溫相對較高，11 月份至次年5月氣溫相對較低。振動波動和當時氣溫變化相吻合。

通過檢查各種參數同振動變化的契合度，發現氣溫變化與振動值變化的契合度最高，找到振動波動頻繁的12 月份每日氣溫同振動值對照，趨勢基本一致。油溫和蒸汽溫度是對氣溫最敏感的參數，故也是檢查調整重點。

4 應對措施及處理方法

4.1 調整油壓、油溫

將油壓由1.8 kg/cm2逐步降低至1.0 kg/cm2，保證有充足油量即可，保證油膜穩定性。將油溫由38 ℃調高到43 ℃，冬季過低的氣溫會導致潤滑油從油站到軸承入口經過沒有保溫的管線時溫度降低，43 ℃的油站出口到軸承入口，油溫只有38 ℃，適當提高油溫保證進入軸承的油溫。經過上述調整，振動問題沒有得到根本解決，這就是2015 年4 月振動大幅波動前的主要做法。

4.2 調整軸封蒸汽量[2]

透平低壓側軸封蒸汽進氣管通到軸封下部，高壓側軸封蒸汽進汽管與低壓側類似，下面為熱井和凝汽器，溫度為45 ℃，軸封蒸汽經過此管段易凝結成水，積存在管線低點彎頭處，冷凝液積存到一定數量，阻擋了蒸汽的通道外溢，每隔一段時間冷凝液會在蒸汽推動下沖擊末級葉輪，引起振動波動和增大。氣溫低，冷凝液積存較多，振動波動大，氣溫升高，冷凝液積存少，振動波動小。

基本確認振動原因后，5 月5 日上午，開大注汽后振動劇烈波動且增大，說明開大注汽后將管內的冷凝液沖出，冷凝液沖擊轉子造成劇烈波動，這也說明軸封注汽大小對振動影響非常明顯，初步找到影響振動的原因。10 h 后振動趨于平穩，如圖2 所示，至2017 年5 月停機大檢修前再沒有出現大幅波動。

圖2 2015 年5 月5 日—11 日振動趨勢

4.3 增設防風墻

該機組置于混凝土框架上，每層4 m 高，機組至于2 層框架上，四面沒有圍墻，冬天西北風穿過，機組保溫不好的管線會發生凍凝現象。機組運行穩定后，在該機組的北、西兩個方向安裝防風墻，完善各部分的保溫。

5 機組檢修驗證

采取以上措施后，該機組連續運行兩年沒有發生振動大幅波動的故障。2017 年5 月，機組大檢修，透平低壓側檢查發現，氣缸結合面及末級葉輪有冷凝液沖刷痕跡，冷凝液流動方向由外到內，沖擊轉子，造成轉子振動劇烈，這也是造成轉子劇烈振動的主要原因。后用高溫鋼質修補劑NT802 對沖刷的結合面進行修補處理。

吹掃低壓側汽封進汽管線時，發現缸體內部法蘭泄漏。法蘭泄漏造成汽量減少，更易造成軸封注汽管路冷凝帶液，振動增大。

6 小結

（1）通過S8000 在線監測系統，查看分析振動規律，分析故障原因，做出正確處理，成功解決了機組劇烈振動故障，避免機組停車檢修給企業帶來的巨大經濟損失。

（2）振動劇烈的主要原因是低壓側汽封進汽管線法蘭泄漏，造成汽量減少，蒸汽易冷凝帶液。當積液達到一定數量，阻擋了蒸汽的通道外溢，每隔一段時間集中沖擊轉子，轉子動平衡被破壞，引發劇烈振動。振動故障發生之前，由于法蘭不泄漏，不需開大注汽閥門開度，就能保證管路不帶液。

（3）軸封注汽蒸汽溫度和流量大小與機組振動有著密切關系，而且很容易被忽略，平時在操作時應注意控制注汽閥門大小，運行時注意檢查軸封疏水管線，保證疏水暢通。

（4）冬季或降溫天氣，蒸汽易冷凝積液，應加強對裸露軸封注汽管線的保溫，必要時在機組框架四周設置防風墻。