引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大原因分析與處理措施

王邦旭

（中海石油建滔化工有限公司，海南東方 572600）

中海石油化學(xué)股份有限公司日產(chǎn)2 500t甲醇裝置采用英國DAVY 公司甲醇生產(chǎn)工藝技術(shù)，由中國成達(dá)工程公司負(fù)責(zé)工程設(shè)計(jì)，以高二氧化碳、高氮?dú)夂康奶烊粴鉃樵希?jīng)過蒸汽一段爐轉(zhuǎn)化為適合制甲醇的合成氣，再經(jīng)過壓縮、合成、精餾等工序生產(chǎn)出既滿足國家GB338－2004優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)，又滿足美國O－M－232K 的 “AA”級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的精甲醇。

日產(chǎn)2 500t甲醇裝置轉(zhuǎn)化爐引風(fēng)機(jī)透平J502由杭州汽輪機(jī)股份有限公司設(shè)計(jì)并制造，透平規(guī)格型號(hào)為NG25／20，廠家序列號(hào)為T7902，型式為背壓式，設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 引風(fēng)機(jī)透平設(shè)計(jì)參數(shù)

1 故障現(xiàn)象

我公司日產(chǎn)2 500t甲醇裝置轉(zhuǎn)化爐引風(fēng)機(jī)透平于2010年10月投入使用。引風(fēng)機(jī)透平投用以來，轉(zhuǎn)速波動(dòng)就比較大，當(dāng)引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速約為9 900r／min 時(shí)，轉(zhuǎn)速波動(dòng)達(dá)到300r／min 左右。由于引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大，引起轉(zhuǎn)化爐爐膛壓力變化過大，而轉(zhuǎn)化爐爐膛壓力設(shè)計(jì)值為－1 000Pa到＋100Pa，如果爐膛壓力低于－1 000Pa或者高于＋100Pa，轉(zhuǎn)化爐就會(huì)聯(lián)鎖跳車。為了防止因轉(zhuǎn)化爐爐膛壓力引起轉(zhuǎn)化爐聯(lián)鎖跳車，我公司只能采用手動(dòng)控制引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速來控制轉(zhuǎn)化爐爐膛壓力，這樣給主控操作人員帶來很大的麻煩，且轉(zhuǎn)化爐運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定。引風(fēng)機(jī)透平存在的轉(zhuǎn)速波動(dòng)大問題是我公司裝置平穩(wěn)運(yùn)行的一大隱患。

2 原因分析

為了徹底解決轉(zhuǎn)化爐引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大的問題，必須先分析引起引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大的原因。能夠引起引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大的原因很多，在這里就逐一分析。

（1）引風(fēng)機(jī)透平運(yùn)行轉(zhuǎn)速不在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)大。如果引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速小于設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速最小值或者大于設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速最大值，會(huì)引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)。我公司引風(fēng)機(jī)透平運(yùn)行轉(zhuǎn)速為9 900r／min左右，而引風(fēng)機(jī)透平設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速范圍為7 934～10 563r／min，引風(fēng)機(jī)透平運(yùn)行轉(zhuǎn)速在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，所以判斷引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大不是由于運(yùn)行轉(zhuǎn)速不在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)所導(dǎo)致。

（2）引風(fēng)機(jī)透平進(jìn)汽和排汽工藝參數(shù)波動(dòng)，引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)大。如果引風(fēng)機(jī)透平進(jìn)汽壓力、溫度或者排汽壓力波動(dòng)，會(huì)引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)。我公司引風(fēng)機(jī)透平進(jìn)汽來自中壓蒸汽管網(wǎng)，而中壓蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)比較大，壓力穩(wěn)定在3.05MPa左右，溫度穩(wěn)定在350℃左右。而引風(fēng)機(jī)透平正常進(jìn)汽壓力為3.05MPa，額定進(jìn)汽壓力為3.20MPa，正常進(jìn)汽溫度為350℃，額定進(jìn)汽溫度為360℃；排汽至低壓蒸汽管網(wǎng)，而低壓蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)也比較大，壓力穩(wěn)定在0.65MPa左右，而引風(fēng)機(jī)透平設(shè)計(jì)正常排汽壓力為0.65MPa。引風(fēng)機(jī)透平進(jìn)汽壓力、溫度和排汽壓力都符合正常運(yùn)行參數(shù)要求，所以判斷引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大不是由于進(jìn)汽和排汽工藝參數(shù)波動(dòng)所引起。

（3）引風(fēng)機(jī)透平負(fù)荷變化，引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)大。如果引風(fēng)機(jī)透平負(fù)荷波動(dòng)，會(huì)引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)。我公司轉(zhuǎn)化爐入口由鼓風(fēng)機(jī)鼓入空氣，提供燃燒所需要的氧氣，出口由引風(fēng)機(jī)排出燃燒后的煙氣，鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)都采用透平驅(qū)動(dòng)，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在9 000r／min左右，為了使轉(zhuǎn)化爐爐膛壓力接近－100Pa，引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速約為9 900r／min，但轉(zhuǎn)速波動(dòng)達(dá)到300r／min左右。因?yàn)楣娘L(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)化爐爐膛壓力穩(wěn)定，而引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大，說明引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大不是由于負(fù)荷變化所引起。

（4）引風(fēng)機(jī)透平調(diào)速器的PID 值不合適，引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)大。

（5）引風(fēng)機(jī)透平控制油帶氣泡，引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)大。如果引風(fēng)機(jī)透平潤滑油箱油位低，潤滑油回油產(chǎn)生的氣泡還來不及破滅，就進(jìn)入潤滑油泵入口，會(huì)導(dǎo)致控制油帶氣泡。因?yàn)闅馀菥哂锌蓧嚎s性，會(huì)引起控制油壓力波動(dòng)，從而導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)。

（6）引風(fēng)機(jī)透平控制油壓力不穩(wěn)定，引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)大。如果引風(fēng)機(jī)透平控制油壓力不穩(wěn)定，會(huì)引起透平油動(dòng)機(jī)油缸活塞上下移動(dòng)，導(dǎo)致調(diào)節(jié)汽閥開度波動(dòng)，從而造成轉(zhuǎn)速波動(dòng)。

（7）引風(fēng)機(jī)透平控制油油質(zhì)問題引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)大。如果引風(fēng)機(jī)透平控制油油質(zhì)有問題，會(huì)影響透平控制油系統(tǒng)，從而引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)。

（8）引風(fēng)機(jī)透平調(diào)節(jié)汽閥彈簧預(yù)緊力不符合設(shè)計(jì)要求，引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)大。如果引風(fēng)機(jī)透平調(diào)節(jié)汽閥彈簧預(yù)緊力不符合設(shè)計(jì)要求，調(diào)節(jié)汽閥就不能良好地動(dòng)作，從而引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)。

（9）引風(fēng)機(jī)透平油動(dòng)機(jī)活塞桿和拉桿之間連接松動(dòng)，引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)大。如果引風(fēng)機(jī)透平油動(dòng)機(jī)活塞桿和拉桿之間連接松動(dòng)，當(dāng)油動(dòng)機(jī)活塞桿上下移動(dòng)時(shí)，油動(dòng)機(jī)拉桿沒有跟著油動(dòng)機(jī)活塞桿同步上下移動(dòng)，從而導(dǎo)致透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)。

（10）引風(fēng)機(jī)透平油動(dòng)機(jī)油缸活塞環(huán)泄漏，引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)大。如果引風(fēng)機(jī)透平油動(dòng)機(jī)油缸活塞環(huán)泄漏，會(huì)導(dǎo)致油缸活塞壓力變化，導(dǎo)致活塞上下移動(dòng)，造成調(diào)節(jié)汽閥進(jìn)汽量變化，從而引起透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)。

（11）引風(fēng)機(jī)透平油動(dòng)機(jī)錯(cuò)油門滑閥組合件卡澀，引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)大。如果引風(fēng)機(jī)透平油動(dòng)機(jī)錯(cuò)油門滑閥組合件卡澀，不能良好地旋轉(zhuǎn)和上下移動(dòng)，會(huì)引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)。

3 排查情況

針對(duì)轉(zhuǎn)化爐引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大的可能原因，提出以下排查、處理措施。

（1）經(jīng)過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)調(diào)速器的PID 值，不能解決引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大的問題，最后進(jìn)行電磁轉(zhuǎn)換器信號(hào)強(qiáng)制試驗(yàn)，還是不能解決轉(zhuǎn)速波動(dòng)大的問題，說明引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大不是由于調(diào)速器的PID 值不合適所導(dǎo)致。

（2）增加引風(fēng)機(jī)透平潤滑油箱里的潤滑油量，使得潤滑油箱油位升高，防止?jié)櫥拖淅锏臍馀葸M(jìn)入潤滑油泵，導(dǎo)致控制油帶氣泡，引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)。引風(fēng)機(jī)透平潤滑油箱油位符合設(shè)計(jì)要求后，轉(zhuǎn)速波動(dòng)的問題還是得不到解決，所以判斷引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大不是由于控制油帶氣泡所引起。

（3）引風(fēng)機(jī)透平停機(jī)后，檢查控制油蓄能器，壓力為0.45MPa，符合引風(fēng)機(jī)透平正常運(yùn)行參數(shù)要求，所以判斷引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大不是由于控制油壓力不穩(wěn)定所引起。

（4）通過取樣分析潤滑油品質(zhì)，監(jiān)測報(bào)告表明，油品理化指標(biāo)基本正常，說明引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大不是由于控制油油質(zhì)問題所造成。

（5）通過測量引風(fēng)機(jī)透平調(diào)節(jié)汽閥彈簧長度來檢查彈簧預(yù)緊力是否符合設(shè)計(jì)要求，測量值為152mm，符合設(shè)計(jì)要求，說明引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大不是由于調(diào)節(jié)汽閥彈簧預(yù)緊力不符合設(shè)計(jì)要求所引起。

（6）拆下引風(fēng)機(jī)透平油動(dòng)機(jī)，檢查油動(dòng)機(jī)活塞桿和拉桿之間連接是否松動(dòng)，發(fā)現(xiàn)活塞桿和拉桿之間連接完好，說明引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大不是由于油動(dòng)機(jī)活塞桿和拉桿之間連接松動(dòng)所引起。

（7）拆開引風(fēng)機(jī)透平油動(dòng)機(jī)油缸，發(fā)現(xiàn)活塞環(huán)表面完好，沒有泄漏，說明透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大不是由于油動(dòng)機(jī)油缸活塞環(huán)泄漏所引起。

（8）拆開引風(fēng)機(jī)透平油動(dòng)機(jī)錯(cuò)油門（見圖1），取出錯(cuò)油門滑閥組合件檢查，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)油門滑閥組合件（見圖2）表面和滑閥轉(zhuǎn)動(dòng)盤下端面有明顯摩擦痕跡，錯(cuò)油門滑閥組合件套筒（見圖3）固定螺釘松動(dòng)，螺釘頭凸出套筒端面，判斷錯(cuò)油門滑閥組合件表面的摩擦痕跡是因?yàn)橐L(fēng)機(jī)透平試車時(shí)，由于控制油系統(tǒng)比較臟，造成錯(cuò)油門滑閥組合件和錯(cuò)油門滑閥組合件套筒產(chǎn)生摩擦所致，而滑閥轉(zhuǎn)動(dòng)盤下端面的摩擦痕跡是由于錯(cuò)油門滑閥組合件套筒固定螺釘松動(dòng)，螺釘頭凸出套筒端面，并和滑閥轉(zhuǎn)動(dòng)盤下端面互相摩擦所致。因?yàn)殄e(cuò)油門滑閥組合件與錯(cuò)油門滑閥組合件套筒，滑閥轉(zhuǎn)動(dòng)盤下端面與錯(cuò)油門滑閥組合件套筒固定螺釘相互摩擦，導(dǎo)致錯(cuò)油門滑閥組合件不能良好地旋轉(zhuǎn)和上下移動(dòng)，造成引風(fēng)機(jī)透平調(diào)節(jié)汽閥不能良好地調(diào)節(jié)閥門開度，從而引起引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速波動(dòng)大。

圖1 油動(dòng)機(jī)錯(cuò)油門

4 處理措施

（1）檢修引風(fēng)機(jī)透平油動(dòng)機(jī)錯(cuò)油門。清洗干凈錯(cuò)油門；擰緊錯(cuò)油門滑閥組合件套筒固定螺釘，使得螺釘頭不高出套筒端面；更換錯(cuò)油門滑閥組合件。

圖2 錯(cuò)油門滑閥組合件

圖3 滑閥組合件套筒

（2）引風(fēng)機(jī)透平靜態(tài)調(diào)試。關(guān)閉引風(fēng)機(jī)透平進(jìn)汽和排汽截止閥，停機(jī)電磁閥強(qiáng)制帶電，建立油動(dòng)機(jī)二次油，調(diào)速器給出0%開度，操縱信號(hào)輸出4mA，二次油壓力調(diào)節(jié)至0.15MPa，調(diào)整調(diào)節(jié)汽閥刻度（見圖4）至0位置；調(diào)速器給出100%開度，操縱信號(hào)輸出20mA，二次油壓力調(diào)節(jié)至0.45MPa，調(diào)整調(diào)節(jié)汽閥刻度至30位置。

圖4 調(diào)節(jié)汽閥刻度

（3）調(diào)速器的PID值調(diào)整。開機(jī)后，動(dòng)態(tài)調(diào)整調(diào)速器的PID 值，使得引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速比較平穩(wěn)。當(dāng)引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速約為9 900r／min 時(shí)，轉(zhuǎn)速波動(dòng)為30r／min左右。

5 結(jié) 語

我公司日產(chǎn)2 500t甲醇裝置轉(zhuǎn)化爐引風(fēng)機(jī)透平油動(dòng)機(jī)錯(cuò)油門檢修完成交付使用后，注意觀察其轉(zhuǎn)速波動(dòng)情況。目前，引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速約為9 900r／min時(shí)，轉(zhuǎn)速波動(dòng)為30r／min左右。引風(fēng)機(jī)透平轉(zhuǎn)速能夠根據(jù)轉(zhuǎn)化爐爐膛壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)，為日產(chǎn)2 500t甲醇裝置的安全、穩(wěn)定、長周期運(yùn)行提供了保證。