裂解爐引風(fēng)機故障分析及處理措施

呂慶明

（中國石油大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶 163714）

裂解爐引風(fēng)機故障分析及處理措施

呂慶明

（中國石油大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶 163714）

分析和研究裂解爐引風(fēng)機的各種故障，提出解決方案，有效減少裂解爐的突發(fā)故障，保證裝置長周期安全穩(wěn)定運行。

裂解爐；引風(fēng)機；故障；處理

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.38

0 引言

裂解爐是乙烯裝置流程的起點，承擔(dān)著將輕烴等原料裂解為小分子烯烴的主要工作。爐頂?shù)囊L(fēng)機是維持裂解爐爐膛負(fù)壓、保障燃料正常燃燒和裂解爐安全的核心動設(shè)備，出現(xiàn)故障停機不僅會影響裝置產(chǎn)量，還會導(dǎo)致裂解爐爐膛負(fù)壓聯(lián)鎖跳車、燃料氣及物料突然中斷等，甚至可能導(dǎo)致爐管斷裂、爐膛爆炸等事故。物料中斷還會導(dǎo)致爐管中不流動的物料結(jié)焦、堵塞爐管，造成極大經(jīng)濟(jì)損失。所以，要及時發(fā)現(xiàn)裂解爐引風(fēng)機的異常狀態(tài)，并進(jìn)行針對性、有效的檢修處理，避免故障擴大、引發(fā)事故。

1 裂解爐引風(fēng)機的非振動故障分析及處理

1.1 風(fēng)量或風(fēng)壓不足

裂解爐引風(fēng)機的風(fēng)量或風(fēng)壓不足表現(xiàn)為爐膛負(fù)壓絕對值偏小或無法形成負(fù)壓，調(diào)節(jié)裂解爐底部風(fēng)門及引風(fēng)機擋板后效果不明顯，驅(qū)動電機電流指示偏低，這種情況容易導(dǎo)致負(fù)壓聯(lián)鎖跳車。原因分析及處理方法如下。

（1）變頻電機輸出轉(zhuǎn)速降低且轉(zhuǎn)速反饋異常。處理方法：用頻閃頻轉(zhuǎn)速表測引風(fēng)機軸實際轉(zhuǎn)速與儀表反饋轉(zhuǎn)速進(jìn)行對比和校準(zhǔn)。

（2）引風(fēng)機吸入風(fēng)管有異物、裂解爐煙囪管路堵塞。處理方法：通過運行聲音進(jìn)行確認(rèn)，拆檢查孔進(jìn)行檢查清理。

（3）裂解爐對流段爐管積灰嚴(yán)重。處理方法：啟動吹灰器進(jìn)行吹灰，沒有吹灰器時可以打開對流段爐管彎頭箱蓋板，用蒸汽等從側(cè)面進(jìn)行吹灰操作。

（4）裂解爐引風(fēng)機入口可調(diào)擋板開度過小且開度指示異常。處理方法：現(xiàn)場檢查引風(fēng)機擋板實際的全關(guān)和全開狀態(tài)，檢查校正氣動或液壓執(zhí)行機構(gòu)及其位置反饋機構(gòu)工作狀態(tài)。

（5）引風(fēng)機的轉(zhuǎn)子軸與殼體之間密封泄漏量較大，發(fā)生風(fēng)的短路情況，導(dǎo)致從正常吸入管路吸取的風(fēng)量減少。處理方法：更換填料或迷宮密封。

（6）煙氣密度發(fā)生變化，由重變輕。處理方法：加大引風(fēng)機轉(zhuǎn)速。

（7）葉輪與主軸相對轉(zhuǎn)動，葉片或葉輪蓋板腐蝕缺損。處理方法：解體更換內(nèi)件。

1.2 軸承溫度異常升高

當(dāng)裂解爐引風(fēng)機軸承的溫度超過70℃或短時間內(nèi)溫度上升20～30℃時一定要引起重視，及時處理，否則可能會導(dǎo)致軸承突然損壞、引風(fēng)機停轉(zhuǎn)和主軸損傷。原因分析及處理方法如下。

（1）軸承箱體內(nèi)潤滑脂過多導(dǎo)致軸承溫度上升。在剛加換完潤滑脂時容易出現(xiàn)此種情況，一般不會引發(fā)較大問題，溫度通常會在1～2 h后下降至正常狀態(tài)。處理方法：連續(xù)觀察狀態(tài)變化趨勢，必要時采取強制通風(fēng)降溫措施。

（2）軸承箱體內(nèi)潤滑脂過少導(dǎo)致軸承溫度上升。這種情況比較危險，潤滑油脂不足時軸承內(nèi)的滾動體和滾道之間會發(fā)生邊界摩擦或干摩擦，產(chǎn)生大量熱量，進(jìn)而加速破壞潤滑脂的狀態(tài)，惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致軸承燒損。處理方法：用加脂槍或自動注脂器及時補加潤滑脂。

（3）軸承箱體內(nèi)潤滑脂變質(zhì)導(dǎo)致軸承溫度上升，甚至導(dǎo)致軸承磨損加劇，表現(xiàn)與箱體內(nèi)潤滑脂過少類似，后果也基本相同。處理方法：用加脂槍進(jìn)行潤滑脂的置換，必須將原有變質(zhì)的潤滑脂全部排出，如果無法徹底置換，需要拆軸承箱進(jìn)行舊脂清除和新脂裝填。

（4）引風(fēng)機軸承載荷升高引起軸承溫度升高。在引風(fēng)機葉輪兩側(cè)吸入量不均衡時轉(zhuǎn)子軸向力會異常增大，進(jìn)而導(dǎo)致軸承軸向載荷增加、溫度升高。處理方法：調(diào)整雙吸葉輪引風(fēng)機兩側(cè)吸入管道可調(diào)節(jié)擋板，使之同步開關(guān)，保證兩側(cè)進(jìn)風(fēng)量基本一致。

（5）振動導(dǎo)致軸承溫度升高。振動值高時，軸承的動載荷會隨之升高，影響潤滑油膜的形成，在這兩方面共同作用下會導(dǎo)致軸承溫度升高。當(dāng)軸承溫度和振動值同時升高時，非常容易出現(xiàn)保持架損壞、滾動體卡死、軸承內(nèi)外環(huán)同步旋轉(zhuǎn)等破壞性較強的軸承故障。處理方法：減小振源能量、降低振動值。這也是本文分析研究的重點。

2 裂解爐引風(fēng)機的振動問題分析及處理

裂解爐引風(fēng)機振動超標(biāo)會縮短軸承使用壽命，造成突發(fā)軸承故障，導(dǎo)致周圍儀表或電氣開關(guān)發(fā)生故障，以上2種情況都會導(dǎo)致突然停機，而突然停機造成的后果非常嚴(yán)重。另外，振動超標(biāo)也會導(dǎo)致裂解爐引風(fēng)機各部件及周圍鋼結(jié)構(gòu)等容易發(fā)生疲勞損傷。

2.1 電機與引風(fēng)機不對中

電機與引風(fēng)機的平行不對中和角度不對中都會導(dǎo)致電機軸與引風(fēng)機軸不在一條直線上運轉(zhuǎn)，使各軸承箱內(nèi)的內(nèi)滾動軸承內(nèi)外環(huán)之間產(chǎn)生徑向扭轉(zhuǎn)力，滾動體會在軸承內(nèi)外環(huán)之間交錯滾動，最終表現(xiàn)為振動值升高。處理方法：用百分表對電機與引風(fēng)機的聯(lián)軸節(jié)進(jìn)行相對軸向及徑向跳動檢查，通過墊片調(diào)整電機或引風(fēng)機在底座上的相對位置，逐步減小百分表跳動數(shù)值直至達(dá)到檢修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如0.1 mm以內(nèi)。

2.2 引風(fēng)機軸承座固定螺栓松動導(dǎo)致的振動

導(dǎo)致引風(fēng)機葉輪在旋轉(zhuǎn)時失去一定的約束力，產(chǎn)生徑向或軸向的晃動，表現(xiàn)為振動值升高。處理方法：在固定螺栓螺母上安裝碟簧或彈簧墊提供預(yù)緊力和防扭轉(zhuǎn)力，緊固螺母，另外，因為軸承座螺栓孔多為可調(diào)長孔，所以在彈簧墊下面應(yīng)加裝剛度較大且外徑足以覆蓋螺栓孔的平墊片。

引風(fēng)機主軸與軸承箱油封處或引風(fēng)機殼體軸封處發(fā)生摩擦。

2.3 轉(zhuǎn)子不平衡引起振動值超標(biāo)

轉(zhuǎn)子不平衡情況在葉輪直徑較大、軸較長的裂解爐引風(fēng)機上較為常見，其具體原因及處理方法如下。

（1）轉(zhuǎn)子長時間靜置，受重力作用，轉(zhuǎn)子葉輪質(zhì)量中心偏離主軸中心。處理方法：①通過靜平衡方法找到自然下垂的偏重方向，然后轉(zhuǎn)動180°靜置同樣時間。②如果無法找到偏重方向，可進(jìn)行短時間帶溫度運行，觀察振動值否減小至合格狀態(tài)，如果無效則要考慮拆引風(fēng)機殼體觀察孔進(jìn)行在線動平衡校正試驗，通過測取振動相位及轉(zhuǎn)子原始數(shù)據(jù)計算并加裝試重，進(jìn)行試運行時的振動值及相位測量，然后根據(jù)測量結(jié)果反復(fù)計算加裝配重，最終實現(xiàn)轉(zhuǎn)子質(zhì)量中心回歸主軸中心。③如果6000 V高壓電機不允許頻繁啟動限制，無法徹底消除不平衡量，則需要將引風(fēng)機上殼體拆開，將轉(zhuǎn)子吊出進(jìn)行離線動平衡校正試驗，同時在平衡機上進(jìn)行轉(zhuǎn)子主軸徑向跳動檢測，若彎曲跳動值較大，需要對轉(zhuǎn)子軸進(jìn)行校直，變形嚴(yán)重?zé)o法校直時需要重新加工并更換轉(zhuǎn)子主軸，重新進(jìn)行轉(zhuǎn)子動平衡校正試驗。注意：轉(zhuǎn)子在做離線動平衡試驗時需要將滾動軸承拆下（圓柱滾子軸承內(nèi)環(huán)可以不用拆下）。

（2）轉(zhuǎn)子葉輪表面結(jié)垢且不均勻或均勻結(jié)垢后局部垢皮脫落，使轉(zhuǎn)子葉輪質(zhì)量中心偏離主軸中心。處理方法：停機清理結(jié)垢物，注意應(yīng)避免清理垢物掉落至裂解爐引風(fēng)機吸入管道或裂解爐對流段。

（3）轉(zhuǎn)子葉輪原用于動平衡的配重金屬塊掉落，使轉(zhuǎn)子葉輪質(zhì)量中心偏離主軸中心。處理方法：在線或離線動平衡校正并將配重焊接牢固。

2.4 裂解爐引風(fēng)機軸承故障引起的振動異常

裂解爐引風(fēng)機所用軸承多為大直徑深溝球軸承或調(diào)心滾子軸承，大型引風(fēng)機還會用到雙列調(diào)心滾子軸承。這些軸承支撐引風(fēng)機轉(zhuǎn)子葉輪在引風(fēng)機殼體中心連續(xù)旋轉(zhuǎn)，同時約束轉(zhuǎn)子發(fā)生較大的軸向竄動。如果軸承出現(xiàn)異常，會直接導(dǎo)致引風(fēng)機轉(zhuǎn)子振動值升高，進(jìn)而加劇軸承損壞，惡性循環(huán)最終可能導(dǎo)致軸承抱死在引風(fēng)機軸上，發(fā)生緊急停爐事故。下面就裂解爐引風(fēng)機軸承故障進(jìn)行分析并提出處理方法。

（1）裂解爐引風(fēng)機軸承滾珠或滾道表面出現(xiàn)麻坑、表層剝落現(xiàn)象，是不可逆的損傷。表現(xiàn)為振動和聲音異常，用振動數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行頻譜分析時，會發(fā)現(xiàn)一些高頻振動成分。一般情況，當(dāng)振動超過11.2 mm/s時需要立即停機更換新軸承。注意：不可直接撞擊將冷態(tài)軸承安裝在轉(zhuǎn)子軸上，安裝前盡量用熱油或電磁感應(yīng)加熱軸承后再安裝（溫度通?！?20℃），用電磁感應(yīng)加熱時溫度探頭必須放到軸承內(nèi)環(huán)。

（2）裂解爐引風(fēng)機軸承滾動體保持架出現(xiàn)裂紋或固定件脫落。這種情況多在軸承經(jīng)過較長時間運轉(zhuǎn)后才會出現(xiàn)，也是比較危險的，當(dāng)保持架損壞滾動體可能會分布不均，導(dǎo)致振動加劇，當(dāng)振動變大時，保持架有部分碎裂固體會卡到滾動體與滾道之間，產(chǎn)生急剎車的效果，會導(dǎo)致軸承突然抱死，對于這種故障，早期振動值變化不大，但是軸承運轉(zhuǎn)聲音會有變化，表現(xiàn)為不連續(xù)的金屬摩擦和小力度撞擊的異常聲響，對于非金屬保持架聲音會不明顯，但是引風(fēng)機軸承多用的是金屬的保持架。出現(xiàn)異響振動值未上漲時可以連續(xù)監(jiān)測一下振動趨勢，若出現(xiàn)上漲應(yīng)立即停機檢查更換軸承。

（3）裂解爐引風(fēng)機軸承潤滑不良導(dǎo)致振動上漲。這種情況往往是先導(dǎo)致軸承溫度升高，前文也有論述，這里再補充說明一下，當(dāng)軸承缺少潤滑脂或潤滑脂變質(zhì)時，滾動體會與滾道發(fā)生干摩擦，這時會有較高頻的聲音出現(xiàn)，聲音是由振動產(chǎn)生的，說明這時振動是有所上升，只是起初不會表現(xiàn)明顯，而隨著時間的推移，這個干摩擦?xí)?dǎo)致出現(xiàn)滾珠或滾道表面損傷情況，進(jìn)而造成振動持繼升高，最終導(dǎo)致引風(fēng)機不能運轉(zhuǎn)。對于這種情況的處理方法是，通過聲音判斷或按固定周期及時補脂、換脂，在軸承還未出現(xiàn)滾珠或滾道表面出現(xiàn)麻坑、表層剝落現(xiàn)象之前，將隱患消除。

2.5 裂解爐引風(fēng)機的基座問題引起振動上漲

某石化公司型號為Y4-73-1516Fl裂解爐引風(fēng)機停機一段時間后，重新啟動時發(fā)現(xiàn)軸向振動值異常升高，引風(fēng)機所在裂解爐框架晃動較大。該引風(fēng)機為單側(cè)吸入的兩端支撐離心引風(fēng)機，按以上故障原因分析排查，并做了相關(guān)的處理后，效果不明顯。最終在調(diào)整引風(fēng)機基座與平臺彈簧支撐時發(fā)現(xiàn)振動值變化明顯，由此斷定，引風(fēng)機基座與裂解爐框架平臺的安裝精度對引風(fēng)機的振動影響較大。原因主要有2點：①引風(fēng)機基座下方各彈簧支撐座的彈力發(fā)生了變化，導(dǎo)致引風(fēng)機整體的水平度發(fā)生了變化，引風(fēng)機在傾斜狀態(tài)運行，轉(zhuǎn)子會在軸向力和重力分量的相互作用下產(chǎn)生交變的軸向竄動，表現(xiàn)為軸向振動超標(biāo)；②因各彈簧座彈力不均導(dǎo)致基座產(chǎn)生一定的扭曲，固定在基座的軸承座會間接帶動引風(fēng)機葉輪兩端軸承發(fā)生不同心情況，進(jìn)而引起振動值升高。

在引風(fēng)機的檢修過程中，還應(yīng)注意以下2點：①引風(fēng)機軸承為鎖緊軸套固定，無定位臺肩，轉(zhuǎn)子在指向吸入側(cè)軸向力作用下相對軸承座發(fā)生了約10 mm竄動，導(dǎo)致葉輪與吸入導(dǎo)流筒的間隙變小，進(jìn)而引起軸向力增大，軸向振動表現(xiàn)明顯；②吸入導(dǎo)流筒周圍的固定螺栓發(fā)生不均勻松動和脫落，導(dǎo)流筒本體有較多裂紋，致使葉輪與導(dǎo)流筒不同心、葉輪吸入口與導(dǎo)流筒間隙不均勻，最終導(dǎo)致一倍頻軸向振動異常。

3 結(jié)束語

引風(fēng)機是裂解爐重要的動設(shè)備，對其故障的分析研究是避免相關(guān)事故，保證裝置長周期安全穩(wěn)定運行重要措施。對于裂解爐引風(fēng)機各種故障表現(xiàn)、原因進(jìn)行分析，并提出一系列解決方案，以期降低裂解爐的突發(fā)故障率，保證裝置長周期安全穩(wěn)定運行，為企業(yè)營造良好的運營環(huán)境。

TE969

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〔編輯 吳建卿〕