蒸汽回收汽輪發(fā)電系統(tǒng)

鄭志軍，林增志，洪錦聰

（福建福海創(chuàng)石油化工有限公司，福建漳浦 363216）

雖然說PTA廠在進(jìn)行生產(chǎn)的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生大量的余熱廢氣，如果將其利用可以產(chǎn)生比較良好的經(jīng)濟(jì)效益，但是在具體的過程當(dāng)中仍然存在著很大問題，比如說對(duì)于某PTA廠的鍋爐飽和蒸汽余熱回收端蓋式滑動(dòng)軸系凝汽式發(fā)電機(jī)組，就很容易出現(xiàn)諸如蒸汽參數(shù)不穩(wěn)定，或者是振動(dòng)超標(biāo)等情況。這些情況的出現(xiàn)都會(huì)對(duì)于軸承造成損壞，對(duì)于今后的利用產(chǎn)生相當(dāng)不利的影響。必須對(duì)其具體原因進(jìn)行分析，才可以找出問題所在，最終提出相應(yīng)的解決措施。而在具體的查找過程當(dāng)中，對(duì)于各個(gè)參數(shù)的了解以及振動(dòng)源的排除，都應(yīng)該進(jìn)行詳細(xì)的記錄和研究，才可以最終確定其問題所在，并且根據(jù)問題的具體情況來采取諸多科學(xué)、合理的辦法，以保證發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

1 端蓋式滑動(dòng)軸系凝汽式發(fā)電機(jī)組

這種汽輪機(jī)最主要的是采用端蓋式滑動(dòng)軸承，壓力供油潤滑系統(tǒng)，因此它為多級(jí)單閥調(diào)節(jié)機(jī)型，其大概可以滿足47 700kW的發(fā)電需要，并且還可以使其效率達(dá)到95%。而當(dāng)其在具體運(yùn)作的過程中，軸承系統(tǒng)使用了壓力供油潤滑油淋結(jié)構(gòu)，滑動(dòng)軸承的潤滑采用46#汽輪機(jī)油，軸承外殼防護(hù)型式為IP55，潤滑油密封采用浮動(dòng)密封技術(shù)，能有效地防止油的泄漏。對(duì)于系統(tǒng)的整個(gè)復(fù)雜程度，也實(shí)現(xiàn)了最大的簡化。并且在整體使用箱式模式的時(shí)候，通過與智能化控制的連線，使機(jī)組出現(xiàn)了內(nèi)循環(huán)外通風(fēng)的布置。這樣布置就可以使汽輪與發(fā)電機(jī)在水泥板的上面，而汽輪機(jī)在箱式的里面，使得整機(jī)控制系統(tǒng)和儀表全部位于箱式的側(cè)面，這樣就可以將熱井和凝泵系統(tǒng)全部設(shè)置在水泥板之下。

2 故障現(xiàn)象

發(fā)電機(jī)組所運(yùn)用的項(xiàng)目比較繁雜，其穩(wěn)定、可靠、使用壽命長，對(duì)于小于流量的余熱蒸汽回收有著相當(dāng)有效的使用。不過當(dāng)投入使用的時(shí)候，需要直連盤車馬達(dá)，并且并入廣用電網(wǎng)才可以進(jìn)行使用。由于化工廠的一些特點(diǎn)，因此當(dāng)鍋爐產(chǎn)生一些蒸汽的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)不同的波動(dòng)，分為峰值時(shí)刻和波谷時(shí)刻。因此就必須用蓄熱器的容量，來對(duì)蒸汽當(dāng)中的一些不穩(wěn)定因素進(jìn)行排除，從而給汽輪機(jī)提供一個(gè)較為穩(wěn)定的蒸汽源。而當(dāng)蒸汽接近飽和的時(shí)候，進(jìn)口處還有一個(gè)重力式汽水分離器，可以進(jìn)一步地調(diào)節(jié)。

2.1 機(jī)組整體振動(dòng)不穩(wěn)定性突出

設(shè)備在使用的時(shí)候，極易出現(xiàn)一種振動(dòng)不穩(wěn)定的情況，并且隨著進(jìn)氣的不斷擴(kuò)大，出現(xiàn)振動(dòng)超標(biāo)的情況就愈加明顯。隨著振動(dòng)出現(xiàn)的不穩(wěn)定性和隨機(jī)性不斷地增加，其在振動(dòng)峰值的時(shí)候已經(jīng)達(dá)到了API的標(biāo)準(zhǔn)，并且在異常情況之下振動(dòng)的峰值也超過了標(biāo)準(zhǔn)的要求，這樣機(jī)組就無法繼續(xù)使用。并且從現(xiàn)場所測量的數(shù)據(jù)可以看到，每當(dāng)振動(dòng)出現(xiàn)時(shí)，都會(huì)伴隨著管道振動(dòng)的異常情況，其振幅也往往會(huì)超出標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.2 后軸承多次損壞并有輕微水擊

機(jī)組的各項(xiàng)設(shè)備在持續(xù)運(yùn)行的過程中，其參數(shù)會(huì)隨著機(jī)組所承受的負(fù)荷產(chǎn)生一定的波動(dòng)。如果多次出現(xiàn)后軸承損壞的情況，那么就會(huì)使得承重軸承的外滾道和表面材料等都會(huì)出現(xiàn)一些損壞的情況。進(jìn)行檢修的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)其外管道還存在著旋轉(zhuǎn)的問題。尤其是汽輪機(jī)在運(yùn)行時(shí)，進(jìn)汽速關(guān)閥閥蓋以及閥殼的密封處還存在著向外溢水的情況。與此同時(shí)，還伴隨著比較沉悶的撞擊聲，發(fā)現(xiàn)后汽封冒氣器頂部還有噴水情況。這時(shí)智能控制設(shè)備就會(huì)對(duì)凝汽器液位的迅速升高，開啟一定的輔助作用，并且使得機(jī)器一直運(yùn)行，最終到停機(jī)檢修。在檢修的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)其推力軸承中已經(jīng)出現(xiàn)了斷裂的情況，但是機(jī)組的動(dòng)靜葉片并沒有出現(xiàn)相應(yīng)的損傷。由此可以判斷，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)意味著機(jī)組出現(xiàn)水擊的情況。

2.3 故障排除與分析

為了對(duì)于故障點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的排除，首先就必須對(duì)于各個(gè)控制當(dāng)中的數(shù)據(jù)參數(shù)有著詳細(xì)的了解，分析機(jī)組在不同的參數(shù)流量之下，其振動(dòng)所可能引起的一些變化，這樣就可以找到他們之間有哪些關(guān)聯(lián)性。其中，對(duì)于余熱鍋爐的具體參數(shù)如表1所示。不過隨著數(shù)次的排查之后，并且對(duì)于軸承的不斷更換，發(fā)現(xiàn)端蓋式軸存在缺陷的可能性并不存在。同時(shí)，也可以排除SKF軸承購買渠道可能存在的一些問題。而要對(duì)整體軸系進(jìn)行分析，避免兩軸熱膨脹所導(dǎo)致的可能性，就必須對(duì)于軸聯(lián)器的安裝開口以及膨脹量等等一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的觀察。這樣才可以從本體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上，強(qiáng)化底盤的垂直方向支撐剛性，這樣就會(huì)發(fā)現(xiàn)在垂直方向會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)值明顯減少的情況，而水平方向的振動(dòng)值會(huì)因此而逐漸變大。這樣當(dāng)機(jī)組都出現(xiàn)這種情況的時(shí)候，那么就可以判斷振動(dòng)源并沒有得到消除。因此如果單單是改變垂直方向的剛性，那么振動(dòng)仍然產(chǎn)生，并且會(huì)轉(zhuǎn)移到其他的方向上面。

表1 余熱鍋爐的具體參數(shù)

而對(duì)于這種振動(dòng)源的進(jìn)一步排除，就需要對(duì)于本體機(jī)組當(dāng)中的水管道進(jìn)行進(jìn)一步的測量。對(duì)開機(jī)前的水循環(huán)震動(dòng)進(jìn)行測量后，發(fā)現(xiàn)開機(jī)后的震動(dòng)不斷地提高，因此就排除了水循環(huán)式震動(dòng)源的這一種可能性。此外，還需要檢查對(duì)于進(jìn)氣管當(dāng)中的底部硬支撐，而且發(fā)現(xiàn)這這里面的管道振動(dòng)出現(xiàn)了強(qiáng)烈的振感。而在去除剛性支撐之后，發(fā)現(xiàn)垂直方向的震動(dòng)出現(xiàn)了上升的情況，同時(shí)其他兩個(gè)方向也出現(xiàn)了振動(dòng)下降的情況。這樣在增加進(jìn)口管道波紋節(jié)后速關(guān)閥振動(dòng)下降的頻率就十分的明顯。這是因?yàn)榍懊娴闹亓κ狡蛛x器在輸水之后，對(duì)于冷凝器達(dá)不到輸水量，因此就沒有辦法對(duì)汽水分離器的分離效果進(jìn)行詳細(xì)的判斷，也就無法確定管道具體的振動(dòng)源。

3 解決措施

當(dāng)蓄熱器容量固定的情況之下，將需要將出口的調(diào)壓閥進(jìn)行很大的投入，這樣可以緩解壓力的變化劇烈程度。并且當(dāng)汽輪機(jī)本體在進(jìn)行保溫的過程當(dāng)中，也可以使蒸汽機(jī)輸送管道的各低點(diǎn)進(jìn)行疏水，這樣就可以使得管道振動(dòng)恢復(fù)到正常的運(yùn)行狀態(tài)。并且在多次的使用過程當(dāng)中，并未出現(xiàn)后續(xù)的振動(dòng)異?；蜉S承損壞的現(xiàn)象。

1）當(dāng)汽輪機(jī)在使用的時(shí)候，因?yàn)樗鼮闊釞C(jī)設(shè)備，因此并不能降低其低壓參數(shù)。保證其安全平穩(wěn)的運(yùn)行，就必須對(duì)其的保溫的效果進(jìn)行很好的提高。不僅需要降低其能量消耗，而且還需要保護(hù)汽輪機(jī)相對(duì)熱缸以及缸內(nèi)蒸汽的濕度，都處于一個(gè)合理的狀態(tài)，才可以進(jìn)行正常的運(yùn)作。

2）飽和蒸汽用汽輪機(jī)內(nèi)部采取了很多的處理結(jié)構(gòu)，不過在其進(jìn)口部分卻使用了汽水分離器，但是并不能對(duì)于所有的情況都達(dá)到完全的處理效果。因此應(yīng)該對(duì)于較長的輸氣管道當(dāng)中的低點(diǎn)疏水設(shè)施，要進(jìn)行多點(diǎn)輸疏水、就近疏水等等不同的處理，使他們的蒸汽干度處于一種相當(dāng)良好的狀態(tài)，這樣才可以使管道內(nèi)部避免因?yàn)槌霈F(xiàn)低點(diǎn)積水過多而導(dǎo)致水擊的情況出現(xiàn)。

3）飽和蒸汽的壓力波動(dòng)對(duì)于整個(gè)汽輪機(jī)的運(yùn)行有著很大的影響，因此對(duì)于蒸汽的波動(dòng)應(yīng)該做出合理的限制。在換熱的過程當(dāng)中的波谷是很難預(yù)防的，但是其蓄熱器的容量可以極大地滿足蒸汽管網(wǎng)當(dāng)中的波動(dòng)，而設(shè)置一定的緩沖余量。當(dāng)這個(gè)容量進(jìn)行使用的時(shí)候，就可以成功的對(duì)管網(wǎng)當(dāng)中的波動(dòng)幅值和波動(dòng)速度進(jìn)行直接的調(diào)控。并且在蓄熱器的出口調(diào)壓閥，也可以對(duì)蓄熱器的效能產(chǎn)生關(guān)鍵的作用，從而對(duì)于整體的波動(dòng)也可以起到更加良好的控制效果。

4）當(dāng)蓄熱器在使用的過程當(dāng)中，尤其是在給汽輪機(jī)進(jìn)行供氣的過程當(dāng)中，一定要使得機(jī)組對(duì)于蒸汽的峰值進(jìn)行不斷的調(diào)節(jié)，以主汽壓力調(diào)節(jié)使其整體的控制方法更加的合理。并且考慮其他機(jī)組的使用定功率調(diào)節(jié)，這樣對(duì)于整體系統(tǒng)的效率會(huì)大幅增強(qiáng)，并且還可以進(jìn)一步的提高汽輪機(jī)的使用壽命。

5 結(jié)束語

對(duì)某PTA廠飽和蒸汽余熱回收汽輪機(jī)上出現(xiàn)的一系列的問題，尤其是對(duì)于其振動(dòng)的不穩(wěn)定、后軸承損壞以及水擊等等各種情況，應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的綜合情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，明確并非是機(jī)組本身造成的問題情況下，對(duì)于各種故障進(jìn)行分析，從而總結(jié)了解決措施，保證整個(gè)發(fā)電機(jī)可以更加平穩(wěn)的運(yùn)行。