蠟油催化煙機(jī)振動(dòng)原因分析

古通生

(中國(guó)石化廣州分公司，廣東廣州510700)

某石化分公司的蠟油催化裝置煙機(jī)型號(hào)為YL-12000A，進(jìn)/排氣溫度670/490℃，進(jìn)/排氣壓力0.35/0.108 MPa (ABS)，輸出功率11 750 kW，工作轉(zhuǎn)速5 813 r/min，機(jī)組的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖測(cè)點(diǎn)布置圖如圖1所示。

圖1 機(jī)組的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖測(cè)點(diǎn)布置圖

2012年5月28日，經(jīng)過大修的蠟油催化煙機(jī)開機(jī)，機(jī)組一啟動(dòng)，振動(dòng)即出現(xiàn)異?，F(xiàn)象——煙機(jī)葉輪側(cè)(XE1001/2)和聯(lián)軸器側(cè)(XE1003/4)最大振動(dòng)值竟然相差7倍多，其中葉輪側(cè)最大值為8 μm，而聯(lián)軸器側(cè)最大值為62 μm，該煙機(jī)報(bào)警值為80 μm。另外當(dāng)煙機(jī)投用煙氣時(shí)狀態(tài)和以前不同，以前投煙氣后聯(lián)軸器側(cè)軸承的振動(dòng)輕微下降，而這次反而上升，且隨著煙氣入口蝶閥開度逐漸打開，對(duì)應(yīng)的煙機(jī)4個(gè)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)都不斷上升。針對(duì)煙機(jī)上述異常振動(dòng)情況，采用狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)，盡快查找其異常振動(dòng)原因。

1 振動(dòng)異常的測(cè)試分析過程

1.1 兩側(cè)軸承振動(dòng)相差大原因分析

煙機(jī)組安裝了S8000 實(shí)時(shí)在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)故障診斷系統(tǒng)，分析煙機(jī)異常振動(dòng)原因時(shí)就采用該系統(tǒng)。

煙機(jī)啟動(dòng)后XE1001、XE1002測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)值/間隙電壓分別為8.0 μm/－5.9 V、6.4 μm/－6.5 V，XE1003、XE1004測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)值/間隙電壓分別為56.4 μm/－6.4 V、62.1 μm/－6.4 V，煙機(jī)兩側(cè)振動(dòng)值相差7倍之多，而4個(gè)振動(dòng)探頭的間隙電壓都在正常范圍之內(nèi)。再看機(jī)組振動(dòng)趨勢(shì)，圖2為開機(jī)后6天即5月28日至6月3日間煙機(jī)前后軸承4個(gè)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)的趨勢(shì)圖。從圖2來(lái)看，4個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)在變化趨勢(shì)是同步的。依據(jù)4個(gè)測(cè)點(diǎn)間隙電壓值及趨勢(shì)圖的變化趨勢(shì)，可說(shuō)明煙機(jī)兩側(cè)軸承振動(dòng)值相差大并不是儀表信號(hào)干擾造成的，而是煙機(jī)出現(xiàn)了機(jī)械故障。

煙機(jī)出現(xiàn)故障，對(duì)聯(lián)軸器側(cè)兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)信號(hào)再進(jìn)行頻譜分析，所得到的頻譜圖如圖3所示。從圖3來(lái)看，振動(dòng)只出現(xiàn)了一個(gè)主要頻率成分即工頻。造成工頻振動(dòng)的原因有許多，如轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡、基礎(chǔ)共振、角度不對(duì)中、軸承間隙過大或緊力不足等。

圖2 5月28日至6月3日煙機(jī)4個(gè)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)趨勢(shì)圖

圖3 煙機(jī)03/04測(cè)點(diǎn)頻譜圖

當(dāng)煙氣投入后振動(dòng)上升，并且振動(dòng)和煙氣入口碟閥開度成正比，開度大振動(dòng)大。碟閥開度大則煙機(jī)輸出功率大即煙機(jī)的負(fù)荷大，這說(shuō)明煙機(jī)振動(dòng)和負(fù)荷有關(guān)聯(lián)，且與負(fù)荷成正比。依據(jù)這一振動(dòng)特征，可排除轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡和基礎(chǔ)共振的振動(dòng)原因。監(jiān)測(cè)煙機(jī)軸承外殼振動(dòng)烈度發(fā)現(xiàn)，煙氣投用前即煙機(jī)沒做功時(shí)軸承振動(dòng)烈度為1.9 mm/s，煙氣投用后即煙機(jī)做功時(shí)振動(dòng)烈度為7.0 mm/s，且外殼振動(dòng)烈度和入口碟閥開度成正比。外殼振動(dòng)烈度頻譜圖如圖4所示，其振動(dòng)的主頻仍是工頻。這就說(shuō)明軸承箱外殼振動(dòng)同軸振動(dòng)一樣都是以工頻為主頻且隨負(fù)荷成正比變化作為特征的振動(dòng)。這一特征不符合軸承間隙在或緊力不足振動(dòng)特征。

圖4 煙機(jī)軸承座聯(lián)軸器側(cè)振動(dòng)烈度頻譜圖

通過上述排除法的分析，煙機(jī)開機(jī)后軸承兩側(cè)振動(dòng)值相差7倍的振動(dòng)原因，就只剩下角度不對(duì)中這一原因。

1.2 投煙氣后振動(dòng)逐漸上升原因分析

2012年5月31日，煙機(jī)開始投用煙氣，煙機(jī)前后兩個(gè)軸承的振動(dòng)逐漸上升。因煙機(jī)一啟動(dòng)聯(lián)軸器側(cè)振動(dòng)就達(dá)62 μm，為了保證機(jī)組安全運(yùn)行，煙機(jī)入口碟閥沒有全打開，使煙機(jī)處于低負(fù)荷下運(yùn)行。煙機(jī)最大振動(dòng)值測(cè)點(diǎn)XE1004的單通道多特征值趨勢(shì)圖如圖5所示?？煽闯?工頻值波動(dòng)情況和總振值一致，工頻值占總振值的99.5%，說(shuō)明煙機(jī)振動(dòng)上升是由于工頻變化引起的;再看相位趨勢(shì)圖，可發(fā)現(xiàn)其相位同樣是逐漸變化的，從235°變化到181°。振動(dòng)工頻值及相位值同步逐漸變化是轉(zhuǎn)子出現(xiàn)動(dòng)不平衡的振動(dòng)特征。

圖5 04測(cè)點(diǎn)總振值與工頻值趨勢(shì)圖

對(duì)于剛投用煙機(jī)來(lái)說(shuō)，是轉(zhuǎn)子表面出現(xiàn)催化劑結(jié)垢，引起轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡量上升，使振動(dòng)不斷上升。

在找到煙機(jī)的異常振動(dòng)原因后，確定煙機(jī)檢修主要工作內(nèi)容，做好相應(yīng)的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，以便最短時(shí)間內(nèi)消除煙機(jī)的異常振動(dòng)。

2 煙機(jī)檢修情況及振動(dòng)消除過程

2.1 煙機(jī)對(duì)中數(shù)據(jù)復(fù)查

2012年7月12日，煙機(jī)停機(jī)檢修。檢修前用新制作剛性更好對(duì)中工具復(fù)查對(duì)中數(shù)據(jù)。采用單表找正法，復(fù)查數(shù)據(jù)見表1，從表1可發(fā)現(xiàn)對(duì)中數(shù)據(jù)偏差大。分析如下:

表1 煙機(jī)風(fēng)機(jī)之間對(duì)中數(shù)據(jù)表mm

A3＞0 B3＞0 A3+B3=1.89 ＞0，所以聯(lián)軸器對(duì)中狀態(tài)為上張口。

垂直方向的張口值:

A=(A3+B3)·d/(2s)=(0.82+1.07)×348/(2×597)=0.551

式中:d為聯(lián)軸器法蘭盤外徑，s為煙機(jī)及風(fēng)機(jī)兩聯(lián)軸器法蘭盤間距離。

水平方向的張口值:

B=[(A4－A2)+(B4－B2)]·d/(2s)=[(0.15－0.69)+(0.38－0.66)]×348/(2×597)=－0.249

從上面數(shù)據(jù)來(lái)看煙機(jī)確實(shí)存在角度不對(duì)中情況，導(dǎo)致煙機(jī)一開機(jī)兩邊軸承振動(dòng)相差7倍多。

后經(jīng)分析，造成對(duì)中誤差大可能是讀表時(shí)看錯(cuò)數(shù)據(jù)或?qū)χ泄ぞ叩膭傂圆蛔?，這說(shuō)明在關(guān)鍵機(jī)組檢修時(shí)，對(duì)軸承間隙、對(duì)中數(shù)據(jù)等質(zhì)量控制點(diǎn)多人確認(rèn)必須落到實(shí)處。

2.2 煙機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)垢情況

拆除煙機(jī)入口導(dǎo)流錐后可發(fā)現(xiàn)動(dòng)葉片表面附著較厚的催化劑層，才投用十幾天轉(zhuǎn)子結(jié)垢就如圖6、7所示，還是比較嚴(yán)重。是它引起了轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡量不斷改變，使煙機(jī)投用煙氣后振動(dòng)逐漸上升。

圖6 整個(gè)轉(zhuǎn)子結(jié)垢情況

圖7 局部轉(zhuǎn)子結(jié)垢情況

3 結(jié)論

此次檢修中，重新對(duì)機(jī)組對(duì)中，更換部分易損件，同時(shí)更換新型的、可減少轉(zhuǎn)子結(jié)垢的催化劑。檢修后機(jī)組運(yùn)行正常，煙機(jī)兩側(cè)軸承最大振動(dòng)值分別是20 和24 μm，煙機(jī)投用煙氣后振動(dòng)未上升。

運(yùn)用設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)出現(xiàn)異常振動(dòng)的設(shè)備進(jìn)行診斷，找到異常原因，做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作，使設(shè)備故障得到及時(shí)處理。

【1】沈慶根.化工機(jī)器故障診斷技術(shù)[M].杭州:浙江大學(xué)出版社，1994.

【2】劉潤(rùn)來(lái).汽輪機(jī)設(shè)備檢修[M].北京:中國(guó)電力出版社，1996.