催化裂化裝置e232煙氣輪機(jī)常見故障分析

1、<p>　　催化裂化裝置E232煙氣輪機(jī)常見故障分析</p><p>　　在我國石油行業(yè)，運(yùn)用著大量的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械和往復(fù)機(jī)械設(shè)備。煙氣輪機(jī)是一種典型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，不僅是催化裂化裝置再生煙氣能量回收系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，同時(shí)也是非常重要的節(jié)能設(shè)施，它是以煙氣為工質(zhì)，將工質(zhì)的熱能和壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的原動(dòng)機(jī)，輸出的功率用來驅(qū)動(dòng)軸流壓縮機(jī)及電動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而達(dá)到回收能量的目的。在實(shí)際生產(chǎn)中，煙氣輪機(jī)運(yùn)行得好，不僅能

2、節(jié)省大量的電力，使裝置的能耗水平大大下降，而且也保證了整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行，從而確保催化裂化裝置的安全生產(chǎn)，具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 </p><p>　　撫順石化公司石油一廠催化裂化裝置煙氣輪機(jī)，型號(hào)E232，為美國Ingersoll-Rand公司生產(chǎn)的雙級(jí)工業(yè)用煙氣透平機(jī). </p><p>　　該機(jī)組1987年開機(jī)至今已有20年，期間多次更換轉(zhuǎn)子，并且2次更換殼體。近期又為故障多

3、發(fā)期，從2004年至今共因各種原因開停機(jī)檢修6次，主要故障表現(xiàn)為：機(jī)組的振動(dòng)和低效率。 </p><p><b>　　1.機(jī)組振動(dòng) </b></p><p>　　1.1不平衡引起的機(jī)組振動(dòng) </p><p>　　1.1.1轉(zhuǎn)子的不平衡 </p><p>　　轉(zhuǎn)子的不平衡是振動(dòng)產(chǎn)生的重要原因，主要包括靜不平衡和動(dòng)不平衡兩種

4、形式。轉(zhuǎn)子靜不平衡并不常見，一般的靜平衡試驗(yàn)機(jī)（如三點(diǎn)式靜平衡機(jī)或者測量轉(zhuǎn)子跳動(dòng)值）都可以很明顯的發(fā)現(xiàn)靜不平衡的現(xiàn)象。 </p><p>　　轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡則必須通過做高速轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡或全速轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡才能發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡量也是在此工況下確定的，E232的動(dòng)平衡精度要求達(dá)到G1.4，即殘余不平衡量不大于18g?cm。轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡是機(jī)組檢修期間必須檢測的項(xiàng)目，轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡量可通過平衡塊的增減來調(diào)節(jié)。在2005年以前，

5、由于該機(jī)組轉(zhuǎn)子都是只作低速動(dòng)平衡（600r/min），沒有達(dá)到正常運(yùn)行工況，即使在檢修后機(jī)組振動(dòng)值仍然很高，有時(shí)接近高報(bào)值（標(biāo)準(zhǔn)值：高報(bào)63.5μm，高高報(bào)88μm），說明殘余不平衡量仍然很大。在2005年6月的檢修中煙氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子與主風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子均作了高速動(dòng)平衡（6681r/min，工作轉(zhuǎn)速的1.05倍），使其接近正常轉(zhuǎn)速運(yùn)行，此后聯(lián)軸端與非聯(lián)軸端振動(dòng)值基本都在20μm以下。 </p><p>　　1.1.2蒸汽排凝

6、管堵塞加劇形成不平衡 </p><p>　　由于煙氣輪機(jī)內(nèi)部介質(zhì)溫度高達(dá)700℃以上，在工程實(shí)際中采用飽和蒸汽冷卻輪盤、輪轂。當(dāng)蒸汽進(jìn)入煙氣輪機(jī)內(nèi)部后，由于蒸汽排凝管堵塞使蒸汽冷凝水不能完全排出機(jī)殼，存在少量殘留，蒸汽冷凝水與煙氣中的催化劑小顆粒結(jié)合形成粘固的塊狀結(jié)垢，從而影響轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡，造成機(jī)組振動(dòng)。 </p><p>　　1.2不對中引起的機(jī)組振動(dòng) </p><p

7、>　　轉(zhuǎn)子找對中是機(jī)組檢修過程中的重要一環(huán)，同心度的好壞是煙氣輪機(jī)運(yùn)行好壞的決定因素。由于機(jī)組是冷態(tài)找正，而正常運(yùn)行時(shí)機(jī)組是處于熱態(tài)，所以找正其是在“找偏”。 </p><p>　　1.3刮磨引起的機(jī)組振動(dòng) </p><p>　　1.3.1殼體大變形造成的刮磨 </p><p>　　E232煙氣輪機(jī)從1987年投用至今已有20年，機(jī)組長期運(yùn)行使得殼體整體扭曲變

8、形，雖然經(jīng)過幾次大規(guī)模的更換和調(diào)整，但這種狀況仍然存在。 </p><p>　　殼體變形后，進(jìn)出口法蘭處發(fā)生扭轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生橢圓現(xiàn)象，使固定在其上的一、二級(jí)導(dǎo)流環(huán)和靜葉片隨之發(fā)生變形。由于一級(jí)導(dǎo)流器葉頂與一級(jí)導(dǎo)流環(huán)間隙極?。?.38mm-0.43mm），故而殼體的變形就會(huì)使得動(dòng)葉片葉與導(dǎo)流環(huán)間發(fā)生刮磨，產(chǎn)生振動(dòng)。在此情況下常規(guī)做法就是切削動(dòng)葉片，將葉頂間隙放大，使得形成橢圓后的短軸端（垂直方向）間隙符合要求，但這也使

9、長軸端（水平方向）的間隙被進(jìn)一步放大。2005年5月的檢修中，采用非常規(guī)做法將殼體切削，放大短軸端尺寸，長軸端間隙保持不變，一定程度上阻止了由于殼體變形而使機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)的影響。 </p><p>　　1.3.2管線變形造成的刮磨 </p><p>　　煙氣輪機(jī)的入口端前是一段連接有膨脹節(jié)的φ900mm管線，已經(jīng)長時(shí)間使用，2005年5月的檢修中被更換。更換后的新膨脹節(jié)由于拉力較大，所以在開

10、汽預(yù)熱階段將煙氣輪機(jī)的進(jìn)氣錐向外拉出一定距離（0.5mm左右），且東西兩側(cè)的距離不同，造成進(jìn)氣錐在水平方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，一定程度上改變了機(jī)組內(nèi)部各部位間隙值，在電盤車時(shí)發(fā)生刮磨現(xiàn)象，被迫重新調(diào)整間隙。在多次的調(diào)整和盤車后，機(jī)組才正常，但一級(jí)導(dǎo)流器葉頂與一級(jí)導(dǎo)流環(huán)間隙已被迫放大0.2mm。 </p><p><b>　　2.機(jī)組低效率 </b></p><p>　　2.1殼

11、體變形引起動(dòng)靜葉片間隙過大，效率降低 </p><p>　　殼體變形使得入口處法蘭產(chǎn)生橢圓現(xiàn)象，一、二級(jí)導(dǎo)流環(huán)和靜葉片隨之發(fā)生變形，從而使動(dòng)葉片與導(dǎo)流環(huán)間發(fā)生刮磨。因此在檢修過程中將一級(jí)導(dǎo)流器葉頂與一級(jí)導(dǎo)流環(huán)間隙放大（水平方向最大處超過3mm），這樣避免了機(jī)組的刮磨問題，但煙氣輪機(jī)的效率卻大幅度下降。 </p><p>　　2.2工藝參數(shù)變化引起機(jī)組效率降低 </p><

12、;p>　　工藝參數(shù)的變化也是機(jī)組效率降低的主要原因。 </p><p>　　首先是冬夏兩季室外溫度差異巨大，主風(fēng)機(jī)入口溫度從-30℃到+30℃變化，影響到煙氣輪機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。冬季氣溫低，煙氣輪機(jī)效率高，發(fā)電量大，每天在20000度以上；夏季氣溫高，煙氣輪機(jī)效率低，發(fā)電量少或不能發(fā)電。 </p><p>　　其次，煙氣旁路放空的雙動(dòng)滑閥由于長時(shí)間處于高溫狀態(tài)，座圈與閥板、導(dǎo)軌都有較大變

13、形。閥板關(guān)閉不嚴(yán)，造成一定量煙氣泄漏，當(dāng)機(jī)組內(nèi)煙氣量較低時(shí)也會(huì)使煙氣輪機(jī)效率降低。 </p><p>　　3.解決方法與建議 </p><p>　　3.1作高速動(dòng)平衡減少殘余不平衡量 </p><p>　　對于高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子而言，特別是工作于一階臨界轉(zhuǎn)速以上的撓性轉(zhuǎn)子，必須通過高速動(dòng)平衡或全速動(dòng)平衡來確定它的殘余不平衡量，并通過調(diào)整將其嚴(yán)格控制在18g?cm的標(biāo)準(zhǔn)范

14、圍之內(nèi)，這樣可以有效的減少轉(zhuǎn)子的殘余不平衡量，從而達(dá)到降低機(jī)組振動(dòng)的目的。 </p><p>　　3.2嚴(yán)格控制煙氣中催化劑含量 </p><p>　　煙氣中催化劑含量超標(biāo)是誘發(fā)煙機(jī)故障產(chǎn)生的主要原因。由于催化劑含量的超標(biāo)而產(chǎn)生一系列的問題，對機(jī)組的運(yùn)行構(gòu)成極大危害，是振動(dòng)產(chǎn)生的基本根源之一。因此要嚴(yán)格控制再生煙氣中的催化劑含量，改進(jìn)再生器一、二級(jí)，并確保三旋效果，使煙氣中的催化劑含量不大

15、于0.2g/m3，有效地減少煙氣輪機(jī)機(jī)組內(nèi)結(jié)垢的產(chǎn)生，從而延長機(jī)組部件的使用壽命。 </p><p>　　3.3工藝方面的改進(jìn) </p><p>　　機(jī)組開機(jī)過程中，應(yīng)適當(dāng)加大油壓，以利于軸瓦內(nèi)油膜的形成，防止產(chǎn)生油膜震蕩，引起機(jī)組振動(dòng)。改進(jìn)冷卻蒸汽流程，可能的情況下，開備機(jī)烘襯里并改蒸汽預(yù)熱為煙氣直接預(yù)熱，防止開機(jī)預(yù)熱階段由于機(jī)器內(nèi)部溫度較低而產(chǎn)生的大量冷凝水與煙氣中的催化劑結(jié)合，產(chǎn)生垢

16、塊粘在轉(zhuǎn)子上，從而在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)初期就產(chǎn)生不平衡量影響機(jī)組運(yùn)行。 </p><p><b>　　4.結(jié)論 </b></p><p>　　通過近幾年來對催化裂化裝置E232煙氣輪機(jī)常見故障的分析，有助于詳盡深入的了解該型號(hào)機(jī)組目前的運(yùn)行情況。動(dòng)不平衡和刮磨所引起的振動(dòng)是故障多發(fā)的主要原因，機(jī)組的低效率也是停機(jī)檢修的常見原因。Ingersoll-Rand公司生產(chǎn)的E232煙氣

17、輪機(jī)在國內(nèi)煉廠也較多采用且運(yùn)行多年，安全生產(chǎn)、平穩(wěn)操作對于運(yùn)行二十多年的老設(shè)備是至關(guān)重要的，在無法從根本上解決全部陳年累積問題的情況下，上述分析建議為未來機(jī)組的良好運(yùn)行將會(huì)起著巨大的幫助作用。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 方子嚴(yán).化工機(jī)器[M].北京：中國石化出版社，1999. </p><p>