裂解炉引风机故障分析及处理措施

吕庆明

（中国石油大庆石化公司化工一厂，黑龙江大庆 163714）

裂解炉引风机故障分析及处理措施

吕庆明

（中国石油大庆石化公司化工一厂，黑龙江大庆 163714）

分析和研究裂解炉引风机的各种故障，提出解决方案，有效减少裂解炉的突发故障，保证装置长周期安全稳定运行。

裂解炉；引风机；故障；处理

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.38

0 引言

裂解炉是乙烯装置流程的起点，承担着将轻烃等原料裂解为小分子烯烃的主要工作。炉顶的引风机是维持裂解炉炉膛负压、保障燃料正常燃烧和裂解炉安全的核心动设备，出现故障停机不仅会影响装置产量，还会导致裂解炉炉膛负压联锁跳车、燃料气及物料突然中断等，甚至可能导致炉管断裂、炉膛爆炸等事故。物料中断还会导致炉管中不流动的物料结焦、堵塞炉管，造成极大经济损失。所以，要及时发现裂解炉引风机的异常状态，并进行针对性、有效的检修处理，避免故障扩大、引发事故。

1 裂解炉引风机的非振动故障分析及处理

1.1 风量或风压不足

裂解炉引风机的风量或风压不足表现为炉膛负压绝对值偏小或无法形成负压，调节裂解炉底部风门及引风机挡板后效果不明显，驱动电机电流指示偏低，这种情况容易导致负压联锁跳车。原因分析及处理方法如下。

（1）变频电机输出转速降低且转速反馈异常。处理方法：用频闪频转速表测引风机轴实际转速与仪表反馈转速进行对比和校准。

（2）引风机吸入风管有异物、裂解炉烟囱管路堵塞。处理方法：通过运行声音进行确认，拆检查孔进行检查清理。

（3）裂解炉对流段炉管积灰严重。处理方法：启动吹灰器进行吹灰，没有吹灰器时可以打开对流段炉管弯头箱盖板，用蒸汽等从侧面进行吹灰操作。

（4）裂解炉引风机入口可调挡板开度过小且开度指示异常。处理方法：现场检查引风机挡板实际的全关和全开状态，检查校正气动或液压执行机构及其位置反馈机构工作状态。

（5）引风机的转子轴与壳体之间密封泄漏量较大，发生风的短路情况，导致从正常吸入管路吸取的风量减少。处理方法：更换填料或迷宫密封。

（6）烟气密度发生变化，由重变轻。处理方法：加大引风机转速。

（7）叶轮与主轴相对转动，叶片或叶轮盖板腐蚀缺损。处理方法：解体更换内件。

1.2 轴承温度异常升高

当裂解炉引风机轴承的温度超过70℃或短时间内温度上升20～30℃时一定要引起重视，及时处理，否则可能会导致轴承突然损坏、引风机停转和主轴损伤。原因分析及处理方法如下。

（1）轴承箱体内润滑脂过多导致轴承温度上升。在刚加换完润滑脂时容易出现此种情况，一般不会引发较大问题，温度通常会在1～2 h后下降至正常状态。处理方法：连续观察状态变化趋势，必要时采取强制通风降温措施。

（2）轴承箱体内润滑脂过少导致轴承温度上升。这种情况比较危险，润滑油脂不足时轴承内的滚动体和滚道之间会发生边界摩擦或干摩擦，产生大量热量，进而加速破坏润滑脂的状态，恶性循环，最终导致轴承烧损。处理方法：用加脂枪或自动注脂器及时补加润滑脂。

（3）轴承箱体内润滑脂变质导致轴承温度上升，甚至导致轴承磨损加剧，表现与箱体内润滑脂过少类似，后果也基本相同。处理方法：用加脂枪进行润滑脂的置换，必须将原有变质的润滑脂全部排出，如果无法彻底置换，需要拆轴承箱进行旧脂清除和新脂装填。

（4）引风机轴承载荷升高引起轴承温度升高。在引风机叶轮两侧吸入量不均衡时转子轴向力会异常增大，进而导致轴承轴向载荷增加、温度升高。处理方法：调整双吸叶轮引风机两侧吸入管道可调节挡板，使之同步开关，保证两侧进风量基本一致。

（5）振动导致轴承温度升高。振动值高时，轴承的动载荷会随之升高，影响润滑油膜的形成，在这两方面共同作用下会导致轴承温度升高。当轴承温度和振动值同时升高时，非常容易出现保持架损坏、滚动体卡死、轴承内外环同步旋转等破坏性较强的轴承故障。处理方法：减小振源能量、降低振动值。这也是本文分析研究的重点。

2 裂解炉引风机的振动问题分析及处理

裂解炉引风机振动超标会缩短轴承使用寿命，造成突发轴承故障，导致周围仪表或电气开关发生故障，以上2种情况都会导致突然停机，而突然停机造成的后果非常严重。另外，振动超标也会导致裂解炉引风机各部件及周围钢结构等容易发生疲劳损伤。

2.1 电机与引风机不对中

电机与引风机的平行不对中和角度不对中都会导致电机轴与引风机轴不在一条直线上运转，使各轴承箱内的内滚动轴承内外环之间产生径向扭转力，滚动体会在轴承内外环之间交错滚动，最终表现为振动值升高。处理方法：用百分表对电机与引风机的联轴节进行相对轴向及径向跳动检查，通过垫片调整电机或引风机在底座上的相对位置，逐步减小百分表跳动数值直至达到检修技术标准，如0.1 mm以内。

2.2 引风机轴承座固定螺栓松动导致的振动

导致引风机叶轮在旋转时失去一定的约束力，产生径向或轴向的晃动，表现为振动值升高。处理方法：在固定螺栓螺母上安装碟簧或弹簧垫提供预紧力和防扭转力，紧固螺母，另外，因为轴承座螺栓孔多为可调长孔，所以在弹簧垫下面应加装刚度较大且外径足以覆盖螺栓孔的平垫片。

引风机主轴与轴承箱油封处或引风机壳体轴封处发生摩擦。

2.3 转子不平衡引起振动值超标

转子不平衡情况在叶轮直径较大、轴较长的裂解炉引风机上较为常见，其具体原因及处理方法如下。

（1）转子长时间静置，受重力作用，转子叶轮质量中心偏离主轴中心。处理方法：①通过静平衡方法找到自然下垂的偏重方向，然后转动180°静置同样时间。②如果无法找到偏重方向，可进行短时间带温度运行，观察振动值否减小至合格状态，如果无效则要考虑拆引风机壳体观察孔进行在线动平衡校正试验，通过测取振动相位及转子原始数据计算并加装试重，进行试运行时的振动值及相位测量，然后根据测量结果反复计算加装配重，最终实现转子质量中心回归主轴中心。③如果6000 V高压电机不允许频繁启动限制，无法彻底消除不平衡量，则需要将引风机上壳体拆开，将转子吊出进行离线动平衡校正试验，同时在平衡机上进行转子主轴径向跳动检测，若弯曲跳动值较大，需要对转子轴进行校直，变形严重无法校直时需要重新加工并更换转子主轴，重新进行转子动平衡校正试验。注意：转子在做离线动平衡试验时需要将滚动轴承拆下（圆柱滚子轴承内环可以不用拆下）。

（2）转子叶轮表面结垢且不均匀或均匀结垢后局部垢皮脱落，使转子叶轮质量中心偏离主轴中心。处理方法：停机清理结垢物，注意应避免清理垢物掉落至裂解炉引风机吸入管道或裂解炉对流段。

（3）转子叶轮原用于动平衡的配重金属块掉落，使转子叶轮质量中心偏离主轴中心。处理方法：在线或离线动平衡校正并将配重焊接牢固。

2.4 裂解炉引风机轴承故障引起的振动异常

裂解炉引风机所用轴承多为大直径深沟球轴承或调心滚子轴承，大型引风机还会用到双列调心滚子轴承。这些轴承支撑引风机转子叶轮在引风机壳体中心连续旋转，同时约束转子发生较大的轴向窜动。如果轴承出现异常，会直接导致引风机转子振动值升高，进而加剧轴承损坏，恶性循环最终可能导致轴承抱死在引风机轴上，发生紧急停炉事故。下面就裂解炉引风机轴承故障进行分析并提出处理方法。

（1）裂解炉引风机轴承滚珠或滚道表面出现麻坑、表层剥落现象，是不可逆的损伤。表现为振动和声音异常，用振动数据采集器进行频谱分析时，会发现一些高频振动成分。一般情况，当振动超过11.2 mm/s时需要立即停机更换新轴承。注意：不可直接撞击将冷态轴承安装在转子轴上，安装前尽量用热油或电磁感应加热轴承后再安装（温度通常≤120℃），用电磁感应加热时温度探头必须放到轴承内环。

（2）裂解炉引风机轴承滚动体保持架出现裂纹或固定件脱落。这种情况多在轴承经过较长时间运转后才会出现，也是比较危险的，当保持架损坏滚动体可能会分布不均，导致振动加剧，当振动变大时，保持架有部分碎裂固体会卡到滚动体与滚道之间，产生急刹车的效果，会导致轴承突然抱死，对于这种故障，早期振动值变化不大，但是轴承运转声音会有变化，表现为不连续的金属摩擦和小力度撞击的异常声响，对于非金属保持架声音会不明显，但是引风机轴承多用的是金属的保持架。出现异响振动值未上涨时可以连续监测一下振动趋势，若出现上涨应立即停机检查更换轴承。

（3）裂解炉引风机轴承润滑不良导致振动上涨。这种情况往往是先导致轴承温度升高，前文也有论述，这里再补充说明一下，当轴承缺少润滑脂或润滑脂变质时，滚动体会与滚道发生干摩擦，这时会有较高频的声音出现，声音是由振动产生的，说明这时振动是有所上升，只是起初不会表现明显，而随着时间的推移，这个干摩擦会导致出现滚珠或滚道表面损伤情况，进而造成振动持继升高，最终导致引风机不能运转。对于这种情况的处理方法是，通过声音判断或按固定周期及时补脂、换脂，在轴承还未出现滚珠或滚道表面出现麻坑、表层剥落现象之前，将隐患消除。

2.5 裂解炉引风机的基座问题引起振动上涨

某石化公司型号为Y4-73-1516Fl裂解炉引风机停机一段时间后，重新启动时发现轴向振动值异常升高，引风机所在裂解炉框架晃动较大。该引风机为单侧吸入的两端支撑离心引风机，按以上故障原因分析排查，并做了相关的处理后，效果不明显。最终在调整引风机基座与平台弹簧支撑时发现振动值变化明显，由此断定，引风机基座与裂解炉框架平台的安装精度对引风机的振动影响较大。原因主要有2点：①引风机基座下方各弹簧支撑座的弹力发生了变化，导致引风机整体的水平度发生了变化，引风机在倾斜状态运行，转子会在轴向力和重力分量的相互作用下产生交变的轴向窜动，表现为轴向振动超标；②因各弹簧座弹力不均导致基座产生一定的扭曲，固定在基座的轴承座会间接带动引风机叶轮两端轴承发生不同心情况，进而引起振动值升高。

在引风机的检修过程中，还应注意以下2点：①引风机轴承为锁紧轴套固定，无定位台肩，转子在指向吸入侧轴向力作用下相对轴承座发生了约10 mm窜动，导致叶轮与吸入导流筒的间隙变小，进而引起轴向力增大，轴向振动表现明显；②吸入导流筒周围的固定螺栓发生不均匀松动和脱落，导流筒本体有较多裂纹，致使叶轮与导流筒不同心、叶轮吸入口与导流筒间隙不均匀，最终导致一倍频轴向振动异常。

3 结束语

引风机是裂解炉重要的动设备，对其故障的分析研究是避免相关事故，保证装置长周期安全稳定运行重要措施。对于裂解炉引风机各种故障表现、原因进行分析，并提出一系列解决方案，以期降低裂解炉的突发故障率，保证装置长周期安全稳定运行，为企业营造良好的运营环境。

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〔编辑 吴建卿〕