烟气轮机振动故障的诊断及处理

申大勇

（锦州石化公司设备研究所，辽宁 锦州 121001）

一、机组概况

锦州石化公司100万t/年重油催化裂化能量回收三机组由YLⅡ-8000J型烟气轮机、AV50-15轴流式压缩机、Y/YF800-1-4型电动机和润滑油系统及动力油系统组成。轴流式风机是催化裂化装置的重要设备之一，主风流量在2100Nm3/min左右，其效率达87%，比离心风机高5%～6%，烟气轮机把催化裂化再生烟气中所具有的热能和压力能膨胀做功转变为机械能来驱动轴流式压缩机，从而达到能量回收的目的。电动机、发电机状态变化灵活，可以根据机组功率平衡情况变换电动和发电状态。烟气轮机所回收功率5630kW可以满足轴流风机需要的负荷 (夏季除外)。当三机组处于满负荷时，除满足催化裂化装置再生气用风外，三机组还可以发电100～700kW，有较大的经济效益。其简图及测点布置见图l。

YLⅡ-8000J型烟气轮机技术参数：进气流量2100m3/min，进气压力0.27MPa，排气压力0.108MPa，进气温度670℃，排气温度520℃，临界转速24024r/min，转向为从烟机进气端看逆时针，工作转速5824r/min，输出功率8377kW，绝热效率≥84%。AV50-15型轴流压缩机技术参数：进气流量2200m3/min，进气压力0.098MPa，排气压力0.41MPa，工作转速5824r/min，一阶水平临界转速1650r/min，二阶水平临界转速3950r/min，三阶水平临界转速7200r/min，一阶垂直临界转速3250r/min，二阶垂直临界转速7050r/min，进气温度8.9℃，转向为从烟机进气端看逆时针，功率7938kW，绝热效率≥89%。Y/YF800-1-4型电动机技术参数：电压6000V，额定电流355A，频率50Hz，额定功率3200kW，工作转速1492r/min，效率95%，转向为从烟机进气端看顺时针。振动数据采集器为DPl500，分析软件为恩泰克预测维修软件 (PM)。整个测试系统由安装在机组上的振动传感器、数据采集器、预测维修软件和计算机组成。

二、振动特点及原因分析

2007年3月7日，烟机轴承振动突然增大并报警DCS值：烟机南北瓦振幅最高97μm以上。立即对该机组进行了现场监测，利用 (DPl500)数采器采集烟机的绝对振动信号，回传到计算机中，借助恩泰克爱迪公司的预测维修系统进行分析，烟机和轴流式风机振动烈度见表1，频谱图见图2、图3、图4。

机器测点 振动烈度 频谱峰值测点 mm/s(RMS) 评定区域 mm/s(Peak) 特征频率1H 10.35 D 11.40 1×1V 3.27 B 3.97 1×2H 18.45 D 20.16 1×2V 1.32 A 1.53 3×2A 6.87 C 8.54 1×

从表1和图2中可以看出，三机组振动特征为烟机两个支撑瓦处的水平振动严重超标，振动烈度达到烟机内侧水平（1H） 振动为10.35mm/s，转速频率占主导，谐频较小，是典型的动不平衡故障征兆。烟机外侧水平（2H） 振动18.45mm/s（图3），转速频率占主导。在烟机内侧垂直方向（1V）的频谱图中出现半频及其二倍频和三倍频，为动静摩擦故障频谱（图4）。

通过频谱分析，并结合该机组以往记录，可判断烟气轮机振动主要是由转子不平衡和动静摩擦引起。转子动不平衡的可能原因：转子弯曲；动叶片脱落或附着结焦物。因大修后机组一直运行正常，故转子弯曲可以排除。所以基本上认为可能是由烟机动叶片脱落或附着结焦物引起。

三、烟机解体检修

1．拆机检查情况

烟机进气机壳内部以及导流器叶片、一级叶轮的工作面与背面聚集大量的催化剂白色粉末；一级叶轮周向端面有明显摩檫痕迹。因此可以断定：由于冷却蒸汽含有大量的水分与高温烟气中的催化剂粉末颗粒相遇后聚集结垢造成磨损，破坏转子的动平衡。

2．处理

清除异物，主要是催化剂粉末颗粒；更换烟机叶片。把冷却蒸汽的温度从170℃提高到210℃，以提高蒸汽质量。

该机组检修后开车，在随后的两天里进行跟踪监测，烟机运行状态良好。

四、结语

烟机组的运行状态受到从三旋来的烟气质量以及公共系统（冷却蒸汽）的影响较大，上述介绍的烟机由于冷却蒸汽系统出现异常。蒸汽湿度相对较大，造成催化剂粘结吸附结垢。导致烟机振动大而停机。因此，要求烟机的冷却蒸汽品质要高，以杜绝异常停机。