離心式壓縮機(jī)試車故障分析及解決措施

李強(qiáng),賈武軍,趙龍,趙雄偉

(陜煤集團(tuán)榆林化學(xué)有限責(zé)任公司乙二醇工廠,陜西 榆林 719000)

1 常見試車故障

離心式壓縮機(jī)組試車常見故障有壓縮機(jī)汽輪機(jī)本體故障、防喘振系統(tǒng)故障、軸系故障、潤(rùn)滑油系統(tǒng)故障、機(jī)組控制系統(tǒng)、真空凝液系統(tǒng)故障等[1]。

2 故障分析及解決措施

(1)汽輪機(jī)調(diào)速閥閥位不準(zhǔn)確,無法進(jìn)行調(diào)速功能:原因分析是汽輪機(jī)二次油油壓與閥位不對(duì)應(yīng)導(dǎo)致調(diào)速不準(zhǔn)確,經(jīng)過調(diào)節(jié)電液轉(zhuǎn)換器及調(diào)速閥限位進(jìn)行解決。

為避免此類故障出現(xiàn),啟機(jī)前提前進(jìn)行機(jī)組聯(lián)調(diào)聯(lián)試,機(jī)組聯(lián)鎖調(diào)試分為靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試。靜態(tài)調(diào)試主要檢測(cè)信號(hào)傳輸有無異常,動(dòng)態(tài)調(diào)試主要測(cè)試機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)信號(hào)是否存在異常。

動(dòng)態(tài)調(diào)試前保證速關(guān)閥動(dòng)作正常,蒸汽未引至速關(guān)閥前,動(dòng)態(tài)調(diào)試重點(diǎn)關(guān)注機(jī)組超速試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)緊急停車按鈕聯(lián)鎖停機(jī)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)危急遮斷器聯(lián)鎖停機(jī)試驗(yàn)、中控緊急停車按鈕聯(lián)鎖停機(jī)延時(shí)、中控輔操臺(tái)緊急停車按鈕聯(lián)鎖試驗(yàn)、軸系系統(tǒng)聯(lián)鎖停機(jī)試驗(yàn)、盤車電機(jī)允許啟機(jī)測(cè)試、油泵事故油泵聯(lián)鎖自啟調(diào)試、備泵自啟和事故油泵自啟調(diào)試、空冷島風(fēng)機(jī)自動(dòng)步序、手動(dòng)啟動(dòng)、投自動(dòng)PID整定測(cè)試、順流保護(hù)測(cè)試、逆流保護(hù)測(cè)試、空冷島風(fēng)機(jī)油位、振動(dòng)報(bào)警測(cè)試、凝結(jié)水泵單試、透平凝液管道沖洗、凝結(jié)水箱液位高高聯(lián)鎖自啟備泵聯(lián)鎖調(diào)試、液位低備泵自停聯(lián)鎖調(diào)試、液位低低凝結(jié)水泵運(yùn)行泵停止聯(lián)鎖調(diào)試以及凝結(jié)水泵回流和外送調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖調(diào)試、射汽抽氣器閥門、主蒸汽閥門、軸封蒸汽、空冷防凍蒸汽和減溫減壓調(diào)節(jié)閥開度核對(duì)調(diào)試、輔操臺(tái)蜂鳴器測(cè)試等等。具體解決實(shí)施過程如下:

危急保安系統(tǒng):在汽輪機(jī)速關(guān)閥和調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)試之前,現(xiàn)場(chǎng)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)蒸汽手閥,防止速關(guān)閥前蒸汽竄入汽輪機(jī),導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。測(cè)定速關(guān)閥關(guān)閉油壓:在速關(guān)閥開啟后,降低速關(guān)油壓力,注意觀察并記錄速關(guān)閥產(chǎn)生關(guān)閉動(dòng)作時(shí)的油壓值。關(guān)閉速關(guān)油管路閥門使得速關(guān)油壓力下降,油壓降至0.45 MPa以下,放緩降壓速率,記錄好速關(guān)閥動(dòng)作時(shí)速關(guān)油壓。

調(diào)節(jié)系統(tǒng):查看潤(rùn)滑油冷卻后供油總管油溫高于35 ℃,通過給定不同閥位,觀察錯(cuò)油門動(dòng)作情況,中控、現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行記錄調(diào)試情況。通過控制比例杠桿的位置來取代原有的運(yùn)動(dòng),從而控制二次油壓的變化,并且可以根據(jù)調(diào)節(jié)器的參數(shù)來確定油缸的運(yùn)轉(zhuǎn)速度,同時(shí)也可以觀察到油缸的運(yùn)轉(zhuǎn)速度(根據(jù)啟動(dòng)調(diào)節(jié)器的參數(shù)按比例計(jì)算得到),并且可以分析其與油動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、調(diào)節(jié)汽閥的運(yùn)轉(zhuǎn)速度之間的相互影響。

檢查放大器的“切斷點(diǎn)”是否符合要求:對(duì)于配置中抽汽輪機(jī),中控給到0抽和全抽工況,現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行中抽調(diào)速閥閥位及中抽二次油油壓,做好記錄。

現(xiàn)場(chǎng)儀表及遠(yuǎn)傳儀表:為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行,我們需要對(duì)所有的設(shè)備進(jìn)行精密的檢查,包括但不限于檢查轉(zhuǎn)速、軸承溫度、軸振動(dòng)、軸位移、潤(rùn)滑油壓、抽汽和排氣壓力。

試機(jī)調(diào)整和試驗(yàn):按照CCS中提前設(shè)置的暖機(jī)曲線進(jìn)行暖機(jī)升速操作,注意觀察記錄振動(dòng)、軸承溫度。在低速階段要進(jìn)行一次中控打閘或室外急停按鈕打閘,以確保急停功能可靠,防止在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能急停造成安全事故,而且現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置一人在蒸汽手閥處等待,防止全部停機(jī)功能失效不能停機(jī),應(yīng)急情況下手動(dòng)關(guān)閉蒸汽閥門。中控現(xiàn)場(chǎng)記錄速關(guān)閥關(guān)閉時(shí)間不超過1 s。

潤(rùn)滑油主、輔油泵切換,事故油泵自啟:按照CCS設(shè)定的邏輯條件,現(xiàn)場(chǎng)給值進(jìn)行潤(rùn)滑油泵切換試驗(yàn)[2]。

(2)壓縮機(jī)試車出現(xiàn)喘振現(xiàn)象:原因分析是試車中壓縮機(jī)吸入流量不足或者影響防喘振計(jì)算中某項(xiàng)指標(biāo)不合格為保護(hù)機(jī)組本體觸發(fā)防喘振功能。

解決措施:在機(jī)組初始開車階段進(jìn)行防喘振試驗(yàn),優(yōu)化喘振線,找出機(jī)組特性,具體方法步驟如下:

①喘振試驗(yàn)的時(shí)間是在離心式壓縮機(jī)初開車階段,正常操作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)即最小可調(diào)轉(zhuǎn)速-最大可調(diào)轉(zhuǎn)速區(qū)間進(jìn)行,預(yù)估試驗(yàn)時(shí)間為3 h。

②在4個(gè)離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速下,最小可調(diào)轉(zhuǎn)速/100%負(fù)荷轉(zhuǎn)速/105%負(fù)荷轉(zhuǎn)速/110%負(fù)荷轉(zhuǎn)速/最大可調(diào)轉(zhuǎn)速下分別實(shí)測(cè)出離心式壓縮機(jī)的初始喘振點(diǎn)。

③參與人員需要提前熟悉試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)。

④在離心式壓縮機(jī)喘振試驗(yàn)的過程中,一名操作人員現(xiàn)場(chǎng)配合操作出口外送閥門,另外一人在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)離心式壓縮機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視,遇到離心式壓縮機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)異常,如出現(xiàn)離心式壓縮機(jī)喘振或異常聲音等,及時(shí)與中控人員匯報(bào),及時(shí)采取相應(yīng)措施。中控對(duì)防喘振相關(guān)數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行監(jiān)視。

⑤在離心式壓縮機(jī)喘振試驗(yàn)的過程中,一名操作人員在操作室內(nèi)對(duì)離心式壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視,包括軸振動(dòng)和軸位移情況,并及時(shí)將離心式壓縮機(jī)運(yùn)行情況匯報(bào)給工程師。技術(shù)人員通過降低防喘振回路安全裕度b1及喘振線斜率K,使回流閥逐漸關(guān)閉,并最終進(jìn)入初始喘振狀態(tài)。當(dāng)離心式壓縮機(jī)振動(dòng)達(dá)到上述報(bào)警值后,工程師終止離心式壓縮機(jī)喘振試驗(yàn),并將離心式壓縮機(jī)振動(dòng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí)的運(yùn)行點(diǎn)作為此轉(zhuǎn)速下離心式壓縮機(jī)低壓缸或高壓缸的初始喘振點(diǎn)。當(dāng)離心式壓縮機(jī)高、低壓缸達(dá)到初始喘振狀態(tài)時(shí),機(jī)組控制系統(tǒng)防喘振控制器會(huì)通過階梯響應(yīng)RT功能自動(dòng)打開回流閥,使離心式壓縮機(jī)迅速脫離初始喘振狀態(tài)。

⑥隨后操作人員將轉(zhuǎn)速升到下一個(gè)喘振試驗(yàn)轉(zhuǎn)速,工程師進(jìn)行下一個(gè)轉(zhuǎn)速喘振試驗(yàn)測(cè)試。同樣方法進(jìn)行100%負(fù)荷轉(zhuǎn)速/105%負(fù)荷轉(zhuǎn)速/110%負(fù)荷轉(zhuǎn)速/最大可調(diào)轉(zhuǎn)速下的對(duì)應(yīng)試驗(yàn)過程。

⑦最后工程師在離心式壓縮機(jī)的整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)(即最小可調(diào)轉(zhuǎn)速-最大可調(diào)轉(zhuǎn)速),對(duì)全部控制回路進(jìn)行精調(diào)工作,包括防喘振系統(tǒng)的階梯(RT)響應(yīng)測(cè)試,所有回路PID整定等,最終使所有回路均實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。

⑧系統(tǒng)恢復(fù)后要進(jìn)行曲線的校正,防喘振試驗(yàn)中的工藝介質(zhì)與正常投料工藝介質(zhì)平均分子量相當(dāng),確保試驗(yàn)的精確更好地指導(dǎo)運(yùn)行期喘振功能的實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)過程注意事項(xiàng):

①裝置負(fù)荷根據(jù)喘振試驗(yàn)進(jìn)程隨時(shí)調(diào)整,循環(huán)氣壓縮機(jī)由專人監(jiān)護(hù)操作,保證循環(huán)氣壓縮機(jī)試驗(yàn)過程中裝置不出現(xiàn)大幅度波動(dòng)。

②試驗(yàn)過程中,要保證吸入壓力不超低,防止因吸入壓力低造成抽負(fù)壓工況而損壞機(jī)組。

③為保證機(jī)組試驗(yàn)過程中不出現(xiàn)超壓出口放火炬情況,適當(dāng)控制低負(fù)荷,通過提高出口壓力達(dá)到機(jī)組喘振目的。

④ 試驗(yàn)過程中,保持通訊狀態(tài),出現(xiàn)問題第一時(shí)間進(jìn)行報(bào)告。

(3)汽輪機(jī)振動(dòng)高高聯(lián)鎖停機(jī):首先考慮汽輪機(jī)軸瓦安裝問題產(chǎn)生振動(dòng),然后進(jìn)行外圍因素排查。貓爪下方墊片是否均勻,上方蝶型墊片是否按出廠間隙值調(diào)整,貓爪下方頂絲及軸承座周圍頂絲是否已松開。主進(jìn)氣管無應(yīng)力值是否達(dá)標(biāo),排氣膨脹節(jié)鎖緊螺栓是否已完全脫開。汽輪機(jī)單機(jī)試車時(shí)試車平衡盤是否正確安裝。彈簧支架是否預(yù)留了足夠的伸展量,支點(diǎn)是否在管道中心位置。振動(dòng)產(chǎn)生時(shí)軸瓦溫度的變化,用于判斷是否因軸瓦問題引起振動(dòng),檢查推力瓦間隙有無變化。檢查轉(zhuǎn)子中心值有無變化,如有變化,說明軸承箱內(nèi)調(diào)整鎖緊螺栓出現(xiàn)問題,主軸偏向一側(cè)引起刮擦,也可手動(dòng)盤車檢查有無死點(diǎn)。檢查對(duì)中數(shù)據(jù),若偏差過大也會(huì)引起振動(dòng),特別是在啟動(dòng)時(shí)特別明顯。至于低轉(zhuǎn)速振動(dòng)大而高轉(zhuǎn)速振動(dòng)小,這個(gè)問題以前也經(jīng)常發(fā)生,一般是因?yàn)橹鬏S靜態(tài)撓度值略超,轉(zhuǎn)速低振動(dòng)大。暖管暖機(jī)的時(shí)間不夠,特別是暖機(jī)時(shí)間短,升速過快也會(huì)有這種情況發(fā)生。高壓蒸汽暖管升壓速率:鍋爐0.049 MPa/min、外管小于0.1 MPa/min。復(fù)核機(jī)組臨界轉(zhuǎn)速區(qū)是否合理滿足出廠技術(shù)要求[3]。

(4)人字形空冷2×3帶逆流風(fēng)機(jī)空冷凝汽器(ACC)冬季運(yùn)行容易凍,造成翅片損壞:原因分析是空冷冬季保護(hù)措施及防凍邏輯錯(cuò)誤。解決措施:冬季保護(hù)(風(fēng)機(jī)減速或停止)在風(fēng)機(jī)手動(dòng)和風(fēng)機(jī)自動(dòng)模式均激活。風(fēng)機(jī)重新啟動(dòng)只在風(fēng)機(jī)自動(dòng)模式激活;即如果在手動(dòng)運(yùn)行模式中通過冬季保護(hù)停止風(fēng)機(jī),相關(guān)的風(fēng)機(jī)不會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。冬季保護(hù)的目的是防止空冷凝汽器在冬季運(yùn)行期間因發(fā)生過冷而導(dǎo)致翅片管凍結(jié)的現(xiàn)象。

如果下聯(lián)箱凝結(jié)水溫度過冷,順流凝汽器防凍保護(hù)將啟動(dòng);如果抽真空管溫度過冷,逆流凝汽器防凍保護(hù)將啟動(dòng)。冬季工況下,空冷凝汽器的防凍保護(hù)包括順流管束單元的防凍保護(hù)、逆流管束單元的防凍保護(hù)、逆流管束單元的回暖運(yùn)行。防凍保護(hù)的優(yōu)先級(jí)別從高至低依次為:順流管束單元的防凍保護(hù)、逆流管束單元的防凍保護(hù)、逆流管束單元的回暖運(yùn)行。

冬季工況,在汽輪機(jī)啟動(dòng)過程中或者低負(fù)荷運(yùn)行過程中,根據(jù)環(huán)境溫度下ACC要求的最小進(jìn)汽量,以及汽輪機(jī)當(dāng)前排氣量,控制旁路蒸汽調(diào)節(jié)閥開度,保證進(jìn)入ACC的蒸汽量大于要求的最小進(jìn)汽量;通過控制噴水調(diào)節(jié)閥的開度,將減溫減壓裝置出口的溫度控制在110 ℃以下。

提前手自動(dòng)回暖,汽輪機(jī)排汽真空度設(shè)定為18 kPa,風(fēng)機(jī)序號(hào)分別為A/B(逆流)/C/D/E(逆流)/F。

全部風(fēng)機(jī)(6臺(tái))處于自動(dòng)運(yùn)行模式,當(dāng)空冷凝汽器6臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率均在最低頻率運(yùn)轉(zhuǎn)而且真空度依然降低,則停止1臺(tái)順流風(fēng)機(jī)(優(yōu)先A臺(tái));運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)(5臺(tái))處于自動(dòng)運(yùn)行模式,隨著氣溫降低,當(dāng)空冷凝汽器運(yùn)轉(zhuǎn)的5臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率均在最低頻率運(yùn)轉(zhuǎn)而且真空度依然降低,則再停止1臺(tái)順流風(fēng)機(jī)(優(yōu)先D臺(tái));運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)(4臺(tái))處于自動(dòng)運(yùn)行模式,隨著氣溫降低,當(dāng)空冷凝汽器運(yùn)轉(zhuǎn)的4臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率均在最低頻率運(yùn)轉(zhuǎn)而且真空度依然降低,則停止一臺(tái)逆流風(fēng)機(jī)(優(yōu)先B臺(tái));運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)(3臺(tái))處于自動(dòng)運(yùn)行模式,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫顯示運(yùn)行F臺(tái)風(fēng)機(jī)翅片溫度低于4 ℃,則啟動(dòng)A臺(tái)風(fēng)機(jī),待系統(tǒng)真空度下降時(shí),停止F臺(tái)風(fēng)機(jī);運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)(3臺(tái))處于自動(dòng)運(yùn)行模式,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫顯示運(yùn)行C臺(tái)風(fēng)機(jī)翅片溫度低于4 ℃,則啟動(dòng)D臺(tái)風(fēng)機(jī),待系統(tǒng)真空度下降時(shí),停止C臺(tái)風(fēng)機(jī);運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)(3臺(tái))處于自動(dòng)運(yùn)行模式,則啟動(dòng)B臺(tái)風(fēng)機(jī),待系統(tǒng)真空度下降時(shí),停止E臺(tái)風(fēng)機(jī);以上步驟為6～3臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行切換模式。

運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)(3臺(tái):2順1逆正轉(zhuǎn))處于自動(dòng)運(yùn)行模式,當(dāng)氣溫繼續(xù)降低時(shí),現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫顯示運(yùn)行B臺(tái)風(fēng)機(jī)翅片(或者順、逆流翅片交接處)溫度低于4 ℃,系統(tǒng)真空度依然降低,此時(shí)停止B臺(tái)逆流風(fēng)機(jī)。運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)(2臺(tái):2順)處于自動(dòng)運(yùn)行模式,當(dāng)氣溫繼續(xù)降低時(shí),現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫顯示B臺(tái)(或E)風(fēng)機(jī)翅片(或者順、逆流翅片交接處)溫度低于4 ℃,系統(tǒng)真空度依然降低,此時(shí)啟動(dòng)1臺(tái)逆流風(fēng)機(jī)B臺(tái)(或E臺(tái)),排汽壓力升,參照逆流凝汽器回暖循環(huán)。運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)(3臺(tái):2順1逆反轉(zhuǎn))處于自動(dòng)運(yùn)行模式當(dāng)氣溫繼續(xù)降低時(shí),現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫顯示E臺(tái)(或B)風(fēng)機(jī)翅片(或者順、逆流翅片交接處)溫度低于4 ℃,此時(shí)啟動(dòng)1臺(tái)逆流風(fēng)機(jī)E臺(tái)(或B臺(tái)),排汽壓力升。參照逆流凝汽器回暖循環(huán)。當(dāng)環(huán)境溫度繼續(xù)降低時(shí),在以上任何一種運(yùn)行模式下,系統(tǒng)真空度及現(xiàn)場(chǎng)翅片溫度低于4 ℃,則投入防凍蒸汽,參照旁路減溫減壓控制。

輪機(jī)緊急停機(jī)防凍措施補(bǔ)充:冬季汽輪機(jī)緊急停機(jī)后,如果確定30 min內(nèi)再次啟機(jī)則不進(jìn)行空冷器防凍,保持軸封蒸汽及系統(tǒng)真空度,間斷性抽真空,風(fēng)機(jī)全部停止運(yùn)轉(zhuǎn),凝結(jié)水系統(tǒng)循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。如果確定30 min內(nèi)不啟機(jī),用汽輪機(jī)排汽管道中S3蒸汽破真空,間斷性抽真空,停軸封蒸汽,風(fēng)機(jī)全部停止運(yùn)轉(zhuǎn),通入S4防凍蒸汽,減溫減壓裝置出口的溫度控制在110 ℃以下,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)空冷翅片,保持全部翅片溫度≥4 ℃,凝結(jié)水系統(tǒng)循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn),液位高時(shí)適時(shí)外送[4]。

(5)盤車電機(jī)啟動(dòng),但是電磁閥不動(dòng)作,無法進(jìn)行盤車:原因分析是盤車電磁閥無法進(jìn)行換向,無法實(shí)現(xiàn)得電、失電功能,導(dǎo)致盤車油缸不動(dòng)作,無法實(shí)現(xiàn)盤車功能。

解決措施:更改盤車后臺(tái)邏輯,進(jìn)行修改;更換盤車電磁閥,機(jī)組控制系統(tǒng)程序重新加載,重新確認(rèn)盤車條件,啟動(dòng)盤車油泵,電磁閥脈沖計(jì)時(shí)滿足后盤車功能正常。

(6)汽輪機(jī)速關(guān)閥前蒸汽過熱度不滿足啟機(jī)條件:原因分析是汽輪機(jī)布置距離蒸汽總管較遠(yuǎn),單位耗汽量少,管線設(shè)計(jì)尺寸細(xì),速關(guān)閥前放空管線小,導(dǎo)致蒸汽放空量不足,蒸汽流通不好過熱度低。

解決措施:沿途管線排凝導(dǎo)淋全開,確保排凝及時(shí)。進(jìn)行技改,速關(guān)閥前消音器放空管道尺寸經(jīng)過設(shè)計(jì)核算放大一倍[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

離心式壓縮機(jī)組試車是投用前非常重要的一環(huán),在試車階段要充分暴露問題,科學(xué)合理進(jìn)行故障分析。針對(duì)機(jī)組本體、輔助系統(tǒng)、控制系統(tǒng)制定詳細(xì)的解決措施,保證機(jī)組一次性開車成功,為企業(yè)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)保障。