氯氣透平壓縮機(jī)故障分析與措施

劉 琦

（山東陽(yáng)煤恒通化工股份有限公司化工廠，山東 臨沂 276100）

山東陽(yáng)煤恒通化工股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱陽(yáng)煤恒通）40萬(wàn)t/a 離子膜燒堿項(xiàng)目一、二期各20萬(wàn)t/a裝置分別于2011年7月1日和2012年4月25日順利投產(chǎn)運(yùn)行。氯氣輸送設(shè)備選用4H-3/4100型國(guó)產(chǎn)氯氣透平式壓縮機(jī)。該壓縮機(jī)運(yùn)行以來(lái)，各項(xiàng)指標(biāo)總體平穩(wěn)，綜合效益顯著。

1 氯氣透平機(jī)的規(guī)格和性能

1.1 氯氣透平壓縮機(jī)主要運(yùn)行指標(biāo)

氯中含水：≤100×10-6；

一級(jí)氯氣進(jìn)口溫度：20～30 ℃，一級(jí)氯氣進(jìn)口壓力（絕壓）：≥0.085 MPa；

氯氣出口壓力（絕壓）：≤0.38 MPa；

適用燒堿產(chǎn)量：10萬(wàn)t/a，流量：4 100 Nm3/h。

1.2 氯氣透平壓縮機(jī)工作原理

氯氣透平壓縮機(jī)是一種多級(jí)離心式壓縮機(jī)，其工作原理是借助于葉輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力對(duì)氯氣做功，把葉輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使氣體流速得到提高，氣體在流經(jīng)擴(kuò)壓器和蝸殼時(shí)速度降低，氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能，使氯氣壓力升高，滿足工藝使用要求。

2 透平機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施

2.1 透平機(jī)前軸瓦振動(dòng)值高

2012年3月27日9：30，氯氫處理崗位操作工發(fā)現(xiàn)1#透平機(jī)軸向位移報(bào)警（報(bào)警值為±0.15），9：47，軸向位移在-0.15～0.13 mm 之間波動(dòng)。9：48以后，軸向位移顯示又恢復(fù)正常，為-0.1mm 左右。10：12，1#透平機(jī)跳閘。

事后檢查報(bào)警記錄發(fā)現(xiàn)，10：12，1# 透平機(jī)前軸瓦（遠(yuǎn)離電機(jī)側(cè)）徑向振動(dòng)值為197.16 μm（連鎖跳機(jī)值為50 μm），同時(shí)軸向位移值為0.98 mm（連鎖值為±0.30 mm）。

11：00，維修人員對(duì)1#機(jī)前軸瓦進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)前軸瓦徑向瓦塊磨損嚴(yán)重，2只瓦塊的固定螺絲脫落。將主機(jī)前軸瓦瓦塊進(jìn)行更換，對(duì)輕微磨損的主軸進(jìn)行修復(fù)后開機(jī)運(yùn)行正常。

原因分析，（1）由于廠家裝配質(zhì)量差，前軸瓦有2塊瓦塊的固定螺絲脫落，造成透平機(jī)運(yùn)行過(guò)程中瓦塊晃動(dòng)，磨損加大，振動(dòng)值超高，連鎖跳機(jī)；（2）因?yàn)橥钙綑C(jī)每次開停車都要經(jīng)過(guò)臨界，在臨界區(qū)時(shí)振值是最大的，最容易造成徑向瓦塊和止推瓦塊磨損，間隙增大。因此，頻繁開停機(jī)也能造成透平機(jī)前軸瓦振動(dòng)值超高連鎖跳車。

采取的措施，（1）堅(jiān)持計(jì)劃?rùn)z修、提高裝配質(zhì)量、杜絕誤操作。在計(jì)劃?rùn)z修時(shí)徹底檢查測(cè)量系統(tǒng)，開車前進(jìn)一步確認(rèn)，及時(shí)更換有任何問(wèn)題的零部件。在停車備用期間，停相關(guān)測(cè)量系統(tǒng)的電源。避免長(zhǎng)期通電對(duì)電氣元件的影響。（2）聯(lián)系廠家對(duì)防喘振自動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行完善，達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，投運(yùn)防喘振系統(tǒng)，確保機(jī)組的安全運(yùn)行，防喘振自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須建立在流量測(cè)量系統(tǒng)準(zhǔn)確無(wú)誤的情況下才能投運(yùn)，否則反會(huì)帶來(lái)更大的影響。（3）調(diào)整連鎖設(shè)置，對(duì)于透平機(jī)前后軸瓦的4個(gè)振動(dòng)值測(cè)點(diǎn)的連鎖停機(jī)調(diào)整如下：當(dāng)出現(xiàn)任意一點(diǎn)振動(dòng)值超限值時(shí)，透平機(jī)只報(bào)警不連鎖停機(jī)。當(dāng)出現(xiàn)任意2點(diǎn)到高限值時(shí)，透平機(jī)連鎖停機(jī)。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)廠家論證，調(diào)整軸位移值報(bào)警值為±0.275 mm。

2.2 透平機(jī)后軸瓦徑向振動(dòng)值高

2012年3月24日，12：55：09，2#透機(jī)后軸瓦（靠近電機(jī)側(cè)）徑向振動(dòng)值高報(bào)警，振動(dòng)值為38.25 μm（報(bào)警值為38 μm），此后，2# 機(jī)后軸瓦徑向振動(dòng)一直在較高的振動(dòng)值波動(dòng)，并且連續(xù)報(bào)警。13：01：15，振動(dòng)值達(dá)到52.44 μm（跳閘值為50 μm），2#透平機(jī)跳閘。

維修人員隨后對(duì)透平機(jī)拆開檢查發(fā)現(xiàn)，后軸瓦徑向瓦塊巴氏合金磨損嚴(yán)重，主軸磨損較重，磨損最大處減少了0.17 mm。拆開增速箱，發(fā)現(xiàn)增速箱的高速軸前后軸瓦均有所磨損，增速箱高速軸前軸瓦磨損較后軸瓦嚴(yán)重。經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，增速箱徑向間隙達(dá)到0.55 mm。

原因分析：在2# 透平機(jī)跳閘之前，潤(rùn)滑油油溫，油壓都正常，經(jīng)化驗(yàn)分析，潤(rùn)滑油的各項(xiàng)指標(biāo)都在控制指標(biāo)范圍內(nèi)，可以排除潤(rùn)滑油造成軸瓦的損壞?；旧峡烧J(rèn)為是由于增速箱徑向間隙過(guò)大（達(dá)到0.55 mm，合理值為0.12～0.15 mm），增速箱和透平機(jī)主機(jī)的同軸度偏離值大，帶動(dòng)透平機(jī)轉(zhuǎn)子后軸瓦振動(dòng)加大，軸瓦嚴(yán)重磨損，隨后造成主軸的磨損、后軸瓦徑向振動(dòng)值高報(bào)警，2#透平機(jī)跳閘。

采取的措施，（1）嚴(yán)格控制增速箱和主機(jī)的同軸度偏離值為0.05 mm 以下。（2）定時(shí)檢查潤(rùn)滑油油溫，油壓是否正常，潤(rùn)滑油的各項(xiàng)指標(biāo)都在指標(biāo)范圍內(nèi)。（3）針對(duì)透平機(jī)在修復(fù)過(guò)程中，焊接材料與原材料接縫處有過(guò)渡帶，位置正好與振動(dòng)探頭相對(duì)，影響電信號(hào)反饋，造成振值偏高，堅(jiān)決要求返廠修復(fù)接縫處。

2.3 透平機(jī)后軸瓦溫度偏高

2012年4月2日15：00，操作工發(fā)現(xiàn)3#透平機(jī)后軸瓦溫度偏高達(dá)到77 ℃，平均2.5 h 上升1 ℃，對(duì)3# 透平機(jī)停機(jī)檢查。經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，主機(jī)后軸瓦徑向間隙在指標(biāo)下限0.105 mm（標(biāo)準(zhǔn)為0.09～0.14 mm）。然后重新調(diào)整后軸瓦間隙，最后調(diào)整為0.12 mm。對(duì)前軸瓦的測(cè)振點(diǎn)進(jìn)行校正。試開機(jī)，發(fā)現(xiàn)前軸瓦的振動(dòng)值偏大在三十二微米左右，且有上漲的趨勢(shì)。隨后嘗試帶負(fù)荷，發(fā)現(xiàn)只要透平機(jī)帶負(fù)荷，前軸瓦振動(dòng)值就上漲，并且不斷地觸及報(bào)警值38 μm，空負(fù)荷運(yùn)行4 h 后，情況仍然沒(méi)用好轉(zhuǎn)，決定停機(jī)檢修。拆開前軸瓦進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)主機(jī)前軸承有一個(gè)下瓦塊損壞，瓦塊上有直徑3 mm 的孔洞，更換瓦塊后，開3# 透平機(jī)運(yùn)行正常。

原因分析，（1）造成軸瓦溫度高的原因是后軸瓦徑向間隙處于下限0.11 mm，由于3# 透平機(jī)的后軸有傷，光滑度和平整度都比不上新軸，調(diào)整徑向間隙不能偏小，否則，容易造成瓦溫高，由于3#透平機(jī)在上次檢修時(shí)后軸瓦徑向間隙為0.11 mm。徑向間隙太低，是造成透平機(jī)后軸瓦溫度偏高的主要原因。（2）造成前軸瓦振動(dòng)大的原因?yàn)榍拜S瓦有一個(gè)瓦塊損壞，出現(xiàn)孔洞，瓦塊表面形不成油膜，造成振動(dòng)大。

采取措施，（1）3# 透平機(jī)主機(jī)后軸瓦徑向間隙不能太低，應(yīng)大于0.11 mm 以上，一般調(diào)整為0.12 mm。（2）重新找正機(jī)組，校對(duì)前軸瓦測(cè)振點(diǎn)。（3）加強(qiáng)潤(rùn)滑油的管理，每3個(gè)月，全面進(jìn)行一次潤(rùn)滑油質(zhì)的分析，保證油質(zhì)的良好穩(wěn)定。日常的運(yùn)行過(guò)程中嚴(yán)格控制好油壓、油溫，備用機(jī)的潤(rùn)滑油除檢修外，保持在正常運(yùn)行狀態(tài)。

2.4 透平機(jī)主推力軸承超溫

2012年4月25日，5# 透平機(jī)機(jī)在加壓準(zhǔn)備并系統(tǒng)時(shí)，主推力軸承溫度瞬間超溫報(bào)警，軸向位移報(bào)警，拆檢后發(fā)現(xiàn)主推力瓦塊燒壞，更換了備用瓦塊，在投運(yùn)行時(shí)，溫度偏高，在并入系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，主推力瓦溫度為70 ℃左右，比其他機(jī)高接近20 ℃，在開機(jī)準(zhǔn)備并系統(tǒng)過(guò)程中，又出現(xiàn)第一次現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)拆檢發(fā)現(xiàn)主推力瓦塊損壞無(wú)法使用，維修人員在更換瓦塊時(shí)發(fā)現(xiàn)，5# 機(jī)后軸承盒上下盒端面不在一平面內(nèi)，相差0.05 mm，更換瓦塊后于5月5日試車并系統(tǒng)時(shí)又出現(xiàn)軸瓦溫度瞬間超溫，軸向位移瓦溫報(bào)警，緊急停車后，拆檢發(fā)現(xiàn)主推力瓦磨損。

分析原因，5月11日廠家技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)拆檢，發(fā)現(xiàn)主推力瓦塊出廠錯(cuò)裝成副推力瓦塊，造成后續(xù)2次瓦塊繼續(xù)裝錯(cuò)，由于瓦塊裝錯(cuò)，在加壓運(yùn)行過(guò)程中不能形成油楔，無(wú)法形成油膜和平衡軸向力，造成瓦塊損壞。更換成主推力瓦塊后，并系統(tǒng)運(yùn)行正常。

采取措施，（1）加強(qiáng)計(jì)劃?rùn)z修。雖然廠家建議每年拆檢1次，但根據(jù)本公司透平機(jī)運(yùn)行情況，運(yùn)行6 000個(gè)臺(tái)時(shí)就應(yīng)該進(jìn)行1次計(jì)劃?rùn)z修，主要檢查增速箱和主機(jī)的同軸度，檢查主機(jī)前后軸承的徑向間隙和瓦塊情況。（2）嚴(yán)格操作規(guī)程。如果在運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)軸振動(dòng)值和軸位移值偏高，振動(dòng)值超過(guò)30μm，軸位移接近報(bào)警值±0.15 mm 時(shí)，并且有上漲的趨勢(shì)，只要出現(xiàn)其中1種情況，應(yīng)停機(jī)檢修。（3）加強(qiáng)透平機(jī)備品備件的管理，保證備品備件的齊全。

2.5 透平機(jī)后軸瓦軸振動(dòng)測(cè)定值失真

2012年4月3日14：40，1# 透平機(jī)機(jī)后軸瓦軸2個(gè)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)中的1個(gè)振值測(cè)點(diǎn)迅速超高報(bào)警（報(bào)警值50 μm），并很快達(dá)到150 μm 以上，而另一個(gè)振值測(cè)點(diǎn)始終在17 μm 恒定。聯(lián)系透平機(jī)廠家儀表人員進(jìn)行檢查，認(rèn)定為測(cè)點(diǎn)損壞，只能用一個(gè)測(cè)振點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。4月4日，5：44，操作工發(fā)現(xiàn)，1#機(jī)的后軸瓦剩下的一個(gè)振值也在波動(dòng)，波動(dòng)范圍為六十微米左右。停車檢查發(fā)現(xiàn)軸瓦的2個(gè)測(cè)振線全部磨壞，瓦塊和軸未見異常，打開前軸瓦進(jìn)行檢查未見異常，拆開增速箱進(jìn)行檢查，軸和軸瓦未見異常，隨后對(duì)后軸瓦的2根測(cè)振線進(jìn)行更換，開機(jī)后，運(yùn)行正常。

原因?yàn)閺S家在裝配測(cè)振線的過(guò)程中，測(cè)振線未安裝固定好，被高速轉(zhuǎn)動(dòng)部件磨壞，造成測(cè)定值失真超高。

采取措施，（1）更換后軸瓦的2根測(cè)振線。（2）提高操作工的責(zé)任心，嚴(yán)密監(jiān)控透平機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的巡檢，及早發(fā)現(xiàn)透平機(jī)運(yùn)行的異常情況。以便于及時(shí)處理。（3）建立健全透平機(jī)的運(yùn)行檔案，從運(yùn)行臺(tái)時(shí)，檢修記錄，備件更換，運(yùn)行情況等幾個(gè)方面著手，使透平機(jī)的運(yùn)行和檢修處在一個(gè)可控的狀態(tài)。

2.6 透平機(jī)軸振動(dòng)測(cè)點(diǎn)假信號(hào)

2012年15點(diǎn)19分31-33秒，5#透平機(jī)軸振動(dòng)值開始上升，振動(dòng)值為8.82 μm。15：19：35，振動(dòng)值達(dá)到43.56μm。此時(shí)超過(guò)高報(bào)警值（高報(bào)警值為38μm），計(jì)算機(jī)報(bào)警，但沒(méi)達(dá)到連鎖值（超高報(bào)警值即連鎖值為50 μm）。15：19：38，振動(dòng)值達(dá)到95.72 μm，超過(guò)連鎖值（50 μm），連鎖跳車。停機(jī)后維修人員對(duì)軸承進(jìn)行拆檢，未發(fā)現(xiàn)異常情況，各間隙正常，同時(shí)檢查探頭連線、線圈阻值、延長(zhǎng)線絕緣、接頭連接、端子連接、變送器（前置發(fā)達(dá)器）、穿線管緊固等，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。聯(lián)校測(cè)振系統(tǒng)也未發(fā)現(xiàn)異常。正常開車后，測(cè)振數(shù)據(jù)一直為6.8 μm 左右，數(shù)據(jù)平穩(wěn)。

故障為單點(diǎn)超限連鎖跳車，如果是機(jī)械故障一般應(yīng)該出現(xiàn)2個(gè)測(cè)點(diǎn)同時(shí)超限的情況，同時(shí)軸承溫度應(yīng)該發(fā)生變化，從拆檢情況看，軸承軸頸未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，開機(jī)后正常，初步判定為振動(dòng)測(cè)點(diǎn)假信號(hào)造成連鎖跳車。5#透平機(jī)測(cè)振點(diǎn)出現(xiàn)假信號(hào)可能存在以下幾個(gè)方面的原因：（1）傳感器故障。傳感器，也就是探頭，其核心部件是線圈。通常的故障是線圈燒壞短路或短路，損壞后不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)。從檢查情況看，未發(fā)現(xiàn)異常，可以判定不是由探頭部件的損壞造成的。（2）延伸電纜故障。電纜本身斷路。如果出現(xiàn)斷路現(xiàn)象，測(cè)量數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)最大，達(dá)到量程值200或0，根據(jù)計(jì)算機(jī)歷史數(shù)據(jù)以及拆檢，未發(fā)現(xiàn)有損毀現(xiàn)象判定，應(yīng)該排除這種情況。（3）前置發(fā)達(dá)器（變送器）故障。變送器本身?yè)p壞，根據(jù)測(cè)振系統(tǒng)的運(yùn)行情況看，此項(xiàng)可以排除。（4）外界因素。變送器的電源瞬間有大的波動(dòng)（如電網(wǎng)諧波竄入），也可能造成測(cè)量數(shù)據(jù)大的變化。外界瞬間強(qiáng)干擾信號(hào)（電磁、電流等信號(hào)）的竄入，也可能造成測(cè)量數(shù)據(jù)大的變化。（5）以上各部件的連接部分、接線端子部分松動(dòng)，以及虛連現(xiàn)象。由于長(zhǎng)時(shí)間處在振動(dòng)的環(huán)境下運(yùn)行，測(cè)振系統(tǒng)中各部件之間的連接有可能松動(dòng)，接線端子部分松動(dòng)，連接接頭可能出現(xiàn)虛連現(xiàn)象也可能造成假信號(hào)。

采取措施，（1）針對(duì)連鎖跳車的情況，加強(qiáng)與生產(chǎn)廠家和同行業(yè)的進(jìn)一步交流。（2）采用整根電纜，取消中間接頭，解決由于延伸電纜中間有接頭產(chǎn)生虛連的問(wèn)題。（3）堅(jiān)持計(jì)劃?rùn)z修和行之有效的措施，在計(jì)劃?rùn)z修時(shí)，徹底檢查測(cè)量系統(tǒng)，開車前，進(jìn)一步確認(rèn)，及時(shí)更換有問(wèn)題的零部件。機(jī)器停車備用期間，停相關(guān)測(cè)量系統(tǒng)的電源。避免長(zhǎng)期通電對(duì)電氣元件的影響。（4）完善防喘振自動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行條件，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在流量測(cè)量系統(tǒng)準(zhǔn)確無(wú)誤的情況下投運(yùn)防喘振系統(tǒng)，確保機(jī)組的安全運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

鑒于以上存在的問(wèn)題，陽(yáng)煤恒通化工通過(guò)采取重新修訂透平機(jī)操作和檢修規(guī)程，加強(qiáng)工藝指標(biāo)控制，堅(jiān)持計(jì)劃?rùn)z修和備品備件的管理，調(diào)整連鎖設(shè)置，完善防喘振自動(dòng)系統(tǒng)等措施，保證了氯氣壓縮機(jī)的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。