二氧化碳機組故障診斷與處理

楊 福

（中海油舟山石化有限公司，浙江 舟山 316000）

1 概述

某公司的二氧化碳壓縮機組，壓縮機為多級離心壓縮機，由沈陽鼓風機廠制造，分高、低壓缸，高壓缸通過增速齒輪箱進行增速。汽輪機為雙段凝汽式，中段抽汽，注汽調(diào)節(jié)，由杭州汽輪機股份有限公司制造。壓縮機由汽輪機直接驅(qū)動。其工藝流程簡圖，如圖1。

圖1

汽輪機通過注汽調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)控制大小，將溫度和壓力均較低的低壓蒸汽注入到汽輪機底壓室中以回收其熱量。

該機組在2007年初新上大機組在線狀態(tài)監(jiān)測與分析系統(tǒng)，通過分析系統(tǒng)實時監(jiān)控和記錄啟停機及正常運轉(zhuǎn)時的振動、轉(zhuǎn)速等運行數(shù)據(jù)，并進行頻譜分析。

2 故障描述與分析

2.1 故障描述

2007年6月10日，機組經(jīng)過短時間的停機后，再次開機運轉(zhuǎn)，汽輪機出現(xiàn)因振動高聯(lián)鎖跳車事故，后經(jīng)幾次重新啟動，振動依然居高不下，還是再次聯(lián)鎖高跳車，機組無法正常運行。

為了在不進行全面解體檢查的情況下，快速定位故障原因，確定解決辦法，公司技術(shù)人員通過在線狀態(tài)系統(tǒng)對機組進行了數(shù)據(jù)分析，具體分析過程如下。

2.2 分析過程

圖2顯示的是汽輪機4個通道6月3日到6月17日期間的通頻趨勢圖。

圖2

在圖中可以明顯看出6月10日，汽輪機的各通道振動值突變的情況。將該振動趨勢圖按倍頻進行分解；從頻譜圖中，可以明顯看出，機組在這段時間主要是1x占主要分量，同時伴有一定的2倍頻分量，無半頻的油膜渦動現(xiàn)象，其余倍分量非常小，可以忽略。

把時間細化到6月10日 如圖3。

圖3

從這個趨勢圖上看，汽輪機的振動是在6月10日下午15：23開始開車后，在16：37時停車的過程中 振動開始上升，最后達到聯(lián)鎖值。后來幾次開始振動值一直很高。同時，我們發(fā)現(xiàn)汽輪機是在降速過程中，振動值開始上升的。

將頻譜圖細化到 6月 10日下午 16：30時至 16：52時，如圖4。

圖4

從圖4可以看出，汽輪機4個通道的相位在16：38：02時刻出現(xiàn)了一個跳變，這個時刻是一個非常重要異常點，然后振動值開始上升，最后聯(lián)鎖停車。

綜上所述，我們認為機組的一倍頻來源，主要為動不平衡或?qū)χ袉栴}，但機組運行初期振動正常，且振動為降速過程中升高，因此，可以排除對中問題。確定為汽輪機轉(zhuǎn)子動平衡精度在運行過程中發(fā)生了變化。動平衡變化的原因，可以轉(zhuǎn)子結(jié)垢不均勻剝落或轉(zhuǎn)子部件斷裂掉落，又或轉(zhuǎn)子彎曲，全跳動超標。由于振動值和振動相位的變化非?？?，可以排除垢相剝落。為此，我們在結(jié)合當時的工藝調(diào)節(jié)情況進行分析，當時，汽輪機進行了注汽調(diào)節(jié)，由于，注汽的蒸汽溫度比汽輪室內(nèi)的溫度低很多，為防止過大的熱沖擊，一般必需嚴格控制注汽調(diào)節(jié)閥的開度，保證注汽量緩慢增大。查看機組的注汽流量，發(fā)現(xiàn)操作上出現(xiàn)了失誤，注汽量瞬間過大。至此，我們基本可以得出該機組汽輪機振動突然變大的原因了。

2.3 初步結(jié)論

在 6月 10日 16：38：02時刻，汽輪機進行了注汽，然后振動值開始上升。由于注汽調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障，瞬間注汽量過大，導致了轉(zhuǎn)子因快速的冷熱沖擊而產(chǎn)生了熱彎曲，且該熱彎曲是塑性變形，在溫度慢化消除后無法得到還原。

3 解決方案與實施

3.1 解決方案

由分析結(jié)論，制定處理方案，由于轉(zhuǎn)子已經(jīng)產(chǎn)生了熱彎曲，雖可以繼續(xù)監(jiān)護運行，但風險較大，有可能發(fā)生二次破壞性故障。鑒于此，公司決定對汽輪機實施解體大修，確定故障原因，對汽輪機轉(zhuǎn)子的熱彎曲變行進行校正，并按要求重新做高速動平衡。

3.2 具體實施

2007年6月11日汽輪機解體，測量轉(zhuǎn)子各級跳動發(fā)現(xiàn)，汽輪機轉(zhuǎn)子后端，即低壓蒸汽室側(cè)的軸最大跳動值達到0.15mm。

為此，汽輪機轉(zhuǎn)子送專業(yè)維修廠進行維修，到6月15日轉(zhuǎn)子校正合格，高速動平衡精度達1.83mm/s，開始汽輪機回裝,后運行振動雖較先前要大，但已經(jīng)可以安全運行。

4 總結(jié)

在化工行業(yè)中，大型旋轉(zhuǎn)機械的安全穩(wěn)定運行，直接影響了工廠了的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)。為此，保證大型機組的安全穩(wěn)定，及時發(fā)現(xiàn)故障，快速處理成為了重中之重的問題。大機組遠程在線監(jiān)測及其故障診斷系統(tǒng)在大型機組的故障診斷中發(fā)揮了及其重要的作用。通過在線系統(tǒng)分析，能及時判斷故障，結(jié)合現(xiàn)場的情況及時給出處理問題的方法，為機組運行的安全性提供依據(jù)，同時，提前做出檢修準備，縮短檢修，為化工安全生產(chǎn)提供保證。