關(guān)于催化裂化裝置煙氣輪機(jī)常見(jiàn)故障分析

楊振興

摘 要：催化裂化裝置能量回收機(jī)組運(yùn)行中經(jīng)常因各種原因發(fā)生故障停車，在各類故障中由于煙氣輪機(jī)故障而導(dǎo)致機(jī)組停車占有很大的比例。煙氣輪機(jī)機(jī)組振動(dòng)是制約機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行最常見(jiàn)的問(wèn)題，本文通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，運(yùn)用故障診斷分析方法，總結(jié)了煙氣輪機(jī)常見(jiàn)故障特征機(jī)理，并結(jié)合機(jī)組歷史狀況，通過(guò)典型案例所采集的數(shù)據(jù)分析了煙氣輪機(jī)的常見(jiàn)故障，并提出了處理故障的對(duì)應(yīng)方案。

關(guān)鍵詞：催化裂化;煙氣輪機(jī);故障

1 煙氣輪機(jī)典型故障模式

1.1 不平衡及磨損

1.1.1 磨損

催化裂化裝置再生煙氣中所含催化劑為主的煙氣粉塵，隨煙氣一起高速通過(guò)煙機(jī)葉片，對(duì)煙機(jī)流道產(chǎn)生沖刷，在高溫的作用下，煙氣粉塵對(duì)轉(zhuǎn)子的磨損加劇，磨損嚴(yán)重的部位常發(fā)生在葉片、臺(tái)肩、榫槽等部位，會(huì)出現(xiàn)刀刃狀的劃痕，沖蝕嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)蜂窩狀。

1.1.2 葉片斷裂

當(dāng)葉片均勻沖刷時(shí)，磨損對(duì)煙機(jī)轉(zhuǎn)子的平衡影響不大，而當(dāng)出現(xiàn)不均勻磨損時(shí)，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡被破壞，機(jī)組振動(dòng)值上升。當(dāng)沖蝕現(xiàn)象日益加劇，葉片受損嚴(yán)重，同時(shí)機(jī)組振動(dòng)逐漸加大，受損葉片在長(zhǎng)期振動(dòng)產(chǎn)生的交變應(yīng)力作用下極易發(fā)生斷裂，葉片突然斷裂又會(huì)使煙機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡嚴(yán)重破壞，振動(dòng)值巨幅上升。

1.1.3 粉塵堆積

煙機(jī)采用飽和蒸汽冷卻、吹掃煙機(jī)輪盤。高溫的煙氣通過(guò)混有較低溫度的蒸汽時(shí)，或者吹掃蒸汽本身帶有不飽和蒸汽時(shí)，在水分凝結(jié)作用下，煙氣粉塵會(huì)大量附著在煙機(jī)流道及葉片上。這些結(jié)焦物有時(shí)是均勻分布的，有時(shí)是不均勻的，這將直接影響轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡。特別是煙機(jī)高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中煙氣條件不斷變化或結(jié)焦物增多、增重后，附著在葉片某部位的結(jié)焦物受離心力作用被甩脫，這樣就嚴(yán)重破壞了轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡，引起機(jī)組振動(dòng)突發(fā)性升高。而當(dāng)結(jié)焦物大部分被甩脫后，煙機(jī)的振動(dòng)又會(huì)降下來(lái)。

1.2 動(dòng)靜碰摩

對(duì)于煙氣輪機(jī)來(lái)說(shuō)，由于高溫變形，煙氣粉塵堆積作用更容易發(fā)生碰摩故障。另外，分封間隙過(guò)小，同軸度偏差過(guò)大，油膜不穩(wěn)，承載力減少等因素都會(huì)導(dǎo)致碰摩發(fā)生。動(dòng)靜摩擦?xí)a(chǎn)生切向摩擦力，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生渦動(dòng)，轉(zhuǎn)子的強(qiáng)迫振動(dòng)、碰摩自由振動(dòng)和摩擦渦動(dòng)疊加到一起，產(chǎn)生出復(fù)雜的、特有的振動(dòng)響應(yīng)，因?yàn)槟Σ亮Ρ硐缶哂忻黠@的非線性特征。

2 故障原因分析

2.1 殼體變形引起動(dòng)靜葉片間隙過(guò)大，效率降低

殼體變形使得入口處法蘭產(chǎn)生橢圓現(xiàn)象，一、二級(jí)導(dǎo)流環(huán)和靜葉片隨之發(fā)生變形，從而使動(dòng)葉片與導(dǎo)流環(huán)間發(fā)生刮磨。因此在檢修過(guò)程中將一級(jí)導(dǎo)流器葉頂與一級(jí)導(dǎo)流環(huán)間隙放大（水平方向最大處超過(guò)3mm），這樣避免了機(jī)組的刮磨問(wèn)題，但煙氣輪機(jī)的效率卻大幅度下降。

2.2 工藝參數(shù)變化引起機(jī)組效率降低

工藝參數(shù)的變化也是機(jī)組效率降低的主要原因。首先是冬夏兩季室外溫度差異巨大，主風(fēng)機(jī)入口溫度從- 30℃到+30℃變化，影響到煙氣輪機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。冬季氣溫低，煙氣輪機(jī)效率高，發(fā)電量大，每天在20000度以上;夏季氣溫高，煙氣輪機(jī)效率低，發(fā)電量少或不能發(fā)電。其次，煙氣旁路放空的雙動(dòng)滑閥由于長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài)，座圈與閥板、導(dǎo)軌都有較大變形。閥板關(guān)閉不嚴(yán)，造成一定量煙氣泄漏，當(dāng)機(jī)組內(nèi)煙氣量較低時(shí)也會(huì)使煙氣輪機(jī)效率降低。

3 解決方法與建議

3.1 作高速動(dòng)平衡減少殘余不平衡量

對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子而言，特別是工作于一階臨界轉(zhuǎn)速以上的撓性轉(zhuǎn)子，必須通過(guò)高速動(dòng)平衡或全速動(dòng)平衡來(lái)確定它的殘余不平衡量，并通過(guò)調(diào)整將其嚴(yán)格控制在18g·cm的標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，這樣可以有效的減少轉(zhuǎn)子的殘余不平衡量，從而達(dá)到降低機(jī)組振動(dòng)的目的。

3.2 嚴(yán)格控制煙氣中催化劑含量

煙氣中催化劑含量超標(biāo)是誘發(fā)煙機(jī)故障產(chǎn)生的主要原因。由于催化劑含量的超標(biāo)而產(chǎn)生一系列的問(wèn)題，對(duì)機(jī)組的運(yùn)行構(gòu)成極大危害，是振動(dòng)產(chǎn)生的基本根源之一。因此要嚴(yán)格控制再生煙氣中的催化劑含量，改進(jìn)再生器一、二級(jí)，并確保三旋效果，使煙氣中的催化劑含量不大于0.2g/m3，有效地減少煙氣輪機(jī)機(jī)組內(nèi)結(jié)垢的產(chǎn)生，從而延長(zhǎng)機(jī)組部件的使用壽命。

3.3 增大蒸汽排凝管直徑，防止堵塞

蒸汽冷卻是煙氣輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中所公認(rèn)的冷卻方式，效果也非常明顯。但往往在檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)蒸汽排凝管一般都被嚴(yán)重堵塞甚至堵死，這造成了蒸汽冷凝水無(wú)法通過(guò)管路正常排出而留在機(jī)器內(nèi)部，并于高溫?zé)煔庵械拇呋瘎┬☆w粒結(jié)合成為垢塊粘結(jié)在轉(zhuǎn)子上，造成轉(zhuǎn)子不平衡引起振動(dòng)。因此建議應(yīng)加大四個(gè)蒸汽排凝管的孔徑（由54mm改為108mm），并在機(jī)組運(yùn)行時(shí)保持1MPa的冷卻蒸汽壓力，溫度提高到28 0℃- 300℃（目前220℃-230℃），直接利用催化汽輪機(jī)的背壓汽，減少飽和蒸汽中夾帶的冷凝水量，從而減少結(jié)垢的產(chǎn)生。

4 總結(jié)

本文總結(jié)了煙氣輪機(jī)常見(jiàn)故障形式、機(jī)理及其故障特征，并結(jié)合重催裝置煙氣輪機(jī)具體故障進(jìn)行了分析。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)大型設(shè)備尤其像煙機(jī)機(jī)組這樣復(fù)雜的多機(jī)組設(shè)備，它承受著機(jī)械、電氣、熱力等多種變化作用，且工況隨生產(chǎn)需要經(jīng)常變化，使用單一的分析辦法很難判斷異常所在。在監(jiān)測(cè)時(shí)應(yīng)采用多種方法進(jìn)行綜合分析，包括振動(dòng)、鐵譜分析、工藝參數(shù)的相互聯(lián)系等，不斷完善機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段，提高故障診斷的精確的，確保機(jī)組的安全、長(zhǎng)周期運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳大禧，朱鐵光.大型回轉(zhuǎn)機(jī)械診斷現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002：42-45.