蒸汽回收汽輪發電系統

鄭志軍，林增志，洪錦聰

（福建福海創石油化工有限公司，福建漳浦 363216）

雖然說PTA廠在進行生產的時候，會產生大量的余熱廢氣，如果將其利用可以產生比較良好的經濟效益，但是在具體的過程當中仍然存在著很大問題，比如說對于某PTA廠的鍋爐飽和蒸汽余熱回收端蓋式滑動軸系凝汽式發電機組，就很容易出現諸如蒸汽參數不穩定，或者是振動超標等情況。這些情況的出現都會對于軸承造成損壞，對于今后的利用產生相當不利的影響。必須對其具體原因進行分析，才可以找出問題所在，最終提出相應的解決措施。而在具體的查找過程當中，對于各個參數的了解以及振動源的排除，都應該進行詳細的記錄和研究，才可以最終確定其問題所在，并且根據問題的具體情況來采取諸多科學、合理的辦法，以保證發電機組的正常運行。

1 端蓋式滑動軸系凝汽式發電機組

這種汽輪機最主要的是采用端蓋式滑動軸承，壓力供油潤滑系統，因此它為多級單閥調節機型，其大概可以滿足47 700kW的發電需要，并且還可以使其效率達到95%。而當其在具體運作的過程中，軸承系統使用了壓力供油潤滑油淋結構，滑動軸承的潤滑采用46#汽輪機油，軸承外殼防護型式為IP55，潤滑油密封采用浮動密封技術，能有效地防止油的泄漏。對于系統的整個復雜程度，也實現了最大的簡化。并且在整體使用箱式模式的時候，通過與智能化控制的連線，使機組出現了內循環外通風的布置。這樣布置就可以使汽輪與發電機在水泥板的上面，而汽輪機在箱式的里面，使得整機控制系統和儀表全部位于箱式的側面，這樣就可以將熱井和凝泵系統全部設置在水泥板之下。

2 故障現象

發電機組所運用的項目比較繁雜，其穩定、可靠、使用壽命長，對于小于流量的余熱蒸汽回收有著相當有效的使用。不過當投入使用的時候，需要直連盤車馬達，并且并入廣用電網才可以進行使用。由于化工廠的一些特點，因此當鍋爐產生一些蒸汽的時候，會出現不同的波動，分為峰值時刻和波谷時刻。因此就必須用蓄熱器的容量，來對蒸汽當中的一些不穩定因素進行排除，從而給汽輪機提供一個較為穩定的蒸汽源。而當蒸汽接近飽和的時候，進口處還有一個重力式汽水分離器，可以進一步地調節。

2.1 機組整體振動不穩定性突出

設備在使用的時候，極易出現一種振動不穩定的情況，并且隨著進氣的不斷擴大，出現振動超標的情況就愈加明顯。隨著振動出現的不穩定性和隨機性不斷地增加，其在振動峰值的時候已經達到了API的標準，并且在異常情況之下振動的峰值也超過了標準的要求，這樣機組就無法繼續使用。并且從現場所測量的數據可以看到，每當振動出現時，都會伴隨著管道振動的異常情況，其振幅也往往會超出標準的要求。

2.2 后軸承多次損壞并有輕微水擊

機組的各項設備在持續運行的過程中，其參數會隨著機組所承受的負荷產生一定的波動。如果多次出現后軸承損壞的情況，那么就會使得承重軸承的外滾道和表面材料等都會出現一些損壞的情況。進行檢修的時候，發現其外管道還存在著旋轉的問題。尤其是汽輪機在運行時，進汽速關閥閥蓋以及閥殼的密封處還存在著向外溢水的情況。與此同時，還伴隨著比較沉悶的撞擊聲，發現后汽封冒氣器頂部還有噴水情況。這時智能控制設備就會對凝汽器液位的迅速升高，開啟一定的輔助作用，并且使得機器一直運行，最終到停機檢修。在檢修的時候，發現其推力軸承中已經出現了斷裂的情況，但是機組的動靜葉片并沒有出現相應的損傷。由此可以判斷，這種現象的出現意味著機組出現水擊的情況。

2.3 故障排除與分析

為了對于故障點進行詳細的排除，首先就必須對于各個控制當中的數據參數有著詳細的了解，分析機組在不同的參數流量之下，其振動所可能引起的一些變化，這樣就可以找到他們之間有哪些關聯性。其中，對于余熱鍋爐的具體參數如表1所示。不過隨著數次的排查之后，并且對于軸承的不斷更換，發現端蓋式軸存在缺陷的可能性并不存在。同時，也可以排除SKF軸承購買渠道可能存在的一些問題。而要對整體軸系進行分析，避免兩軸熱膨脹所導致的可能性，就必須對于軸聯器的安裝開口以及膨脹量等等一系列數據進行詳細的觀察。這樣才可以從本體基礎結構上，強化底盤的垂直方向支撐剛性，這樣就會發現在垂直方向會出現振動值明顯減少的情況，而水平方向的振動值會因此而逐漸變大。這樣當機組都出現這種情況的時候，那么就可以判斷振動源并沒有得到消除。因此如果單單是改變垂直方向的剛性，那么振動仍然產生，并且會轉移到其他的方向上面。

表1 余熱鍋爐的具體參數

而對于這種振動源的進一步排除，就需要對于本體機組當中的水管道進行進一步的測量。對開機前的水循環震動進行測量后，發現開機后的震動不斷地提高，因此就排除了水循環式震動源的這一種可能性。此外，還需要檢查對于進氣管當中的底部硬支撐，而且發現這這里面的管道振動出現了強烈的振感。而在去除剛性支撐之后，發現垂直方向的震動出現了上升的情況，同時其他兩個方向也出現了振動下降的情況。這樣在增加進口管道波紋節后速關閥振動下降的頻率就十分的明顯。這是因為前面的重力式汽水分離器在輸水之后，對于冷凝器達不到輸水量，因此就沒有辦法對汽水分離器的分離效果進行詳細的判斷，也就無法確定管道具體的振動源。

3 解決措施

當蓄熱器容量固定的情況之下，將需要將出口的調壓閥進行很大的投入，這樣可以緩解壓力的變化劇烈程度。并且當汽輪機本體在進行保溫的過程當中，也可以使蒸汽機輸送管道的各低點進行疏水，這樣就可以使得管道振動恢復到正常的運行狀態。并且在多次的使用過程當中，并未出現后續的振動異常或軸承損壞的現象。

1）當汽輪機在使用的時候，因為它為熱機設備，因此并不能降低其低壓參數。保證其安全平穩的運行，就必須對其的保溫的效果進行很好的提高。不僅需要降低其能量消耗，而且還需要保護汽輪機相對熱缸以及缸內蒸汽的濕度，都處于一個合理的狀態，才可以進行正常的運作。

2）飽和蒸汽用汽輪機內部采取了很多的處理結構，不過在其進口部分卻使用了汽水分離器，但是并不能對于所有的情況都達到完全的處理效果。因此應該對于較長的輸氣管道當中的低點疏水設施，要進行多點輸疏水、就近疏水等等不同的處理，使他們的蒸汽干度處于一種相當良好的狀態，這樣才可以使管道內部避免因為出現低點積水過多而導致水擊的情況出現。

3）飽和蒸汽的壓力波動對于整個汽輪機的運行有著很大的影響，因此對于蒸汽的波動應該做出合理的限制。在換熱的過程當中的波谷是很難預防的，但是其蓄熱器的容量可以極大地滿足蒸汽管網當中的波動，而設置一定的緩沖余量。當這個容量進行使用的時候，就可以成功的對管網當中的波動幅值和波動速度進行直接的調控。并且在蓄熱器的出口調壓閥，也可以對蓄熱器的效能產生關鍵的作用，從而對于整體的波動也可以起到更加良好的控制效果。

4）當蓄熱器在使用的過程當中，尤其是在給汽輪機進行供氣的過程當中，一定要使得機組對于蒸汽的峰值進行不斷的調節，以主汽壓力調節使其整體的控制方法更加的合理。并且考慮其他機組的使用定功率調節，這樣對于整體系統的效率會大幅增強，并且還可以進一步的提高汽輪機的使用壽命。

5 結束語

對某PTA廠飽和蒸汽余熱回收汽輪機上出現的一系列的問題，尤其是對于其振動的不穩定、后軸承損壞以及水擊等等各種情況，應該根據系統的綜合情況進行詳細的分析，明確并非是機組本身造成的問題情況下，對于各種故障進行分析，從而總結了解決措施，保證整個發電機可以更加平穩的運行。