用RCA法對煙氣輪機(jī)軸振動高聯(lián)鎖停機(jī)的技術(shù)分析

寧德君，劉愛南

（中國石油錦西石化公司機(jī)械動力處，遼寧葫蘆島125001）

石化行業(yè)催化裂化裝置的煙汽輪機(jī)（簡稱煙機(jī)）是能量回收并提供動力的重要設(shè)備，工作原理是利用再生器反應(yīng)生成的高溫?zé)煔?，?jīng)過3級旋風(fēng)分離器，經(jīng)煙機(jī)熱焓降膨脹作功后輸出機(jī)械能，帶動主風(fēng)機(jī)給裝置生產(chǎn)輸送所需空氣［1］。煙機(jī)的運行狀態(tài)直接決定了催化裝置的穩(wěn)定性和能耗。

1 煙機(jī)BE1101運行情況

1.1 煙機(jī)BE1101設(shè)備信息

某重油催化裝置的煙機(jī)BE1101，型號為YL10000Q，2016年11月投用；配套軸流式主風(fēng)機(jī)B1101,型號AV56-12，1998年9月投用，2005年主風(fēng)機(jī)改造，轉(zhuǎn)子更新12級動葉，靜葉共12級其中可調(diào)11級，1級不可調(diào)。

2.2 煙機(jī)BE1101運行情況

2017年9月14日，因前振VIA1421振動突然升高超過報警值，主風(fēng)機(jī)切至備機(jī)，煙機(jī)組停機(jī)檢修；2017年12月10日，因前振VIA1421振動突然升高接近報警值并有持續(xù)升高趨勢，主風(fēng)機(jī)切至備機(jī)，煙機(jī)組停機(jī)檢修。2次停機(jī)檢修均發(fā)現(xiàn)存在結(jié)垢情況，主要分布在動靜葉片及持環(huán)葉頂部位。

煙機(jī)自2017年12月22日開機(jī)以后，整體運行比較平穩(wěn)，振值VIA1421X在19～25μm之間波動，期間在4月、9月、11月出現(xiàn)過小幅升高,VIA1421X最高達(dá)到34μm，而后又逐漸降至19～25μm之間波動。2019年1月2日，因前振VIA1421X、Y突然升高超過停機(jī)值，2取2聯(lián)鎖停機(jī)。

2 RCA分析的必要性

2.1 為什么開展RCA

查找事件的肇因并不是根本原因分析的最終目的。根本原因分析的最終目的是要對系統(tǒng)或設(shè)備未來做出風(fēng)險評估，并針對事件中的技術(shù)和人為因素問題進(jìn)行分析，為消除仍存在的潛在隱患和避免可能的重大故障提供決策性措施和意見［2］。

2.2 如何開展RCA

通常分為3個階段開展RCA分析，第1階段是認(rèn)識問題，通常先定義問題，再鎖定目標(biāo)；第2階段是尋找原因，首先是調(diào)查研究，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，再次為頭腦風(fēng)暴，最后是診斷原因；第3階段是解決問題，先制定好方案，然后按此方案執(zhí)行實施，最后再確認(rèn)效果［3,4］。

3 用RCA方法分析停機(jī)原因

3.1 成立RCA小組

一般事故B級、C級分析，RCA小組組長須由公司副總經(jīng)理以上人員擔(dān)任；造成亡人重大事故分析，RCA小組組長須由公司總經(jīng)理擔(dān)任；事件級分析（1級和2級非計劃停工），RCA小組組長應(yīng)由公司相關(guān)處室主管領(lǐng)導(dǎo)擔(dān)任；3級非計劃停工由基層車間主管領(lǐng)導(dǎo)擔(dān)任。

3.2 報告成因

2019年1月5日，RCA發(fā)起人啟動了重油催化裝置煙機(jī)振動高聯(lián)鎖停機(jī)分析報告，委任機(jī)械動力處處長作為組長，組建RCA小組并對事件原因進(jìn)行識別。RCA組長依據(jù)SHEM10（根原因分析管理程序）要求，組織相關(guān)人員完成RCA分析。

3.3 裝置概況及設(shè)備簡介

裝置概況：裝置設(shè)計公稱規(guī)模為140×104t/a，改造后公稱規(guī)模180×104t/a，實際181.1×104t/a，開工時數(shù)為8 400 h/a。2016年采用石科院的LTAG技術(shù)，原料油加工量按136×104t/a，柴油回?zé)捔堪?0×104t/a進(jìn)行設(shè)計，在重油催化裝置內(nèi)增設(shè)加氫柴油回?zé)捪到y(tǒng)［5］。

3.4 事件經(jīng)過

2019年1月2日，因前振VIA1421X、Y突然升高超過停機(jī)值，2取2聯(lián)鎖停機(jī)。將煙機(jī)出口水封罐上水，煙機(jī)入口高溫閘閥現(xiàn)場斷電，1#主風(fēng)機(jī)出口電動蝶閥關(guān)閉，煙機(jī)組與系統(tǒng)隔離。打開煙機(jī)出口小放空以及機(jī)體排凝，機(jī)組開始緩慢降溫。

生產(chǎn)交檢修，機(jī)體內(nèi)催化劑結(jié)垢較嚴(yán)重，葉片葉頂磨損，更換轉(zhuǎn)子做低速動平衡校核；機(jī)體密封盤更新，蜂窩密封利舊，軸承箱拆安修整，蒸汽封、空氣封、汽封排空管改配，軸承箱冷卻水線制安。9日0:00煙機(jī)檢修完成，5:00短接回裝，7:00儀表開始調(diào)試聯(lián)鎖。13:30煙機(jī)檢修交生產(chǎn)界面，15:00開始暖機(jī)沖轉(zhuǎn)數(shù)，20:20電機(jī)合閘，轉(zhuǎn)速5 780 r/min放空。10日10:30煙機(jī)主風(fēng)并系統(tǒng)。

3.5 原因分析

3.5.1 設(shè)計問題 根據(jù)YL型煙機(jī)設(shè)計、生產(chǎn)及運行經(jīng)驗，排除了該設(shè)備設(shè)計、結(jié)構(gòu)、選材方面的問題。

3.5.2 誤操作問題 經(jīng)調(diào)取ESD系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，該設(shè)備從未超溫超壓操作。整體運行平穩(wěn)，振值VIA1421X在19～25μm之間波動，期間在2018年4月、9月、11月出現(xiàn)小幅升高,最高達(dá)到34μm，而后又逐漸降至19～25μm之間，故操作原因可排除。

3.5.3 煙機(jī)結(jié)垢問題 從現(xiàn)場看，煙機(jī)結(jié)垢較嚴(yán)重。動、靜葉片均存在結(jié)垢情況，葉頂和葉根部位結(jié)垢較葉身嚴(yán)重，葉頂部分垢層厚度局部達(dá)4～5 mm，遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)要求的葉頂間隙（2.0～2.2 mm），動葉頂均出現(xiàn)磨損，同時在拆檢過程中發(fā)現(xiàn)煙機(jī)入口導(dǎo)流錐段催化劑積存較多。通過以上情況判斷，煙機(jī)振動突然升高的原因為轉(zhuǎn)子葉片上垢層局部脫落造成動平衡失穩(wěn)，進(jìn)而聯(lián)鎖自保停機(jī)。

3.6 根本原因確定

振值超標(biāo)的主要原因為煙機(jī)結(jié)垢，煙機(jī)振動突然升高的原因為轉(zhuǎn)子葉片上垢層局部脫落造成動平衡失穩(wěn)，進(jìn)而聯(lián)鎖自保停機(jī)。

3.7 整改措施

（1）該裝置現(xiàn)為立管式3旋，PST-250型分離單管共計80根。2016年大修期間設(shè)計為72根單管，目前堵管8根，計劃窗口期恢復(fù)為80根單管；（2）按照板塊下發(fā)的煙機(jī)運行指導(dǎo)要求，嚴(yán)密監(jiān)控轉(zhuǎn)子各點振值和殼體振動烈度，若振值超過運行正常值的2倍時，主動停機(jī)進(jìn)行清理檢查；（3）相關(guān)單位進(jìn)一步做好煙機(jī)機(jī)組的日常操作維護(hù)工作，延長機(jī)組運行周期。

4 結(jié)束語

針對此次煙機(jī)停機(jī)問題，用RCA方法從生產(chǎn)操作、催化劑使用、旋風(fēng)效率等方面查找原因。利用在線監(jiān)測系統(tǒng)對煙機(jī)運行進(jìn)行監(jiān)控，對機(jī)組問題早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警、早應(yīng)對。嚴(yán)密監(jiān)控轉(zhuǎn)子各點振值和殼體振動烈度，若振值超過運行正常值的2倍時，主動停機(jī)進(jìn)行清理檢查。收集所有有關(guān)事件的資料并開始分析，依據(jù)經(jīng)驗，提出解決事件的方案或建議，得出結(jié)論，為最后的制定整改措施等決策性論斷提供有力的證據(jù)。