化肥厂CO2压缩机汽轮机盘车异常原因分析

吕海清，刘宝来

（中国石油大庆石化公司化肥厂，黑龙江大庆163714）

化肥厂CO2压缩机汽轮机盘车异常原因分析

吕海清，刘宝来

（中国石油大庆石化公司化肥厂，黑龙江大庆163714）

分析了某石化公司化肥厂尿素装置CO2压缩机盘车出现卡涩故障的原因。通过对汽轮机逐步解体检修，确定造成盘车卡涩的原因是由于汽轮机转子平衡活塞汽封与缸体汽封刮擦而导致，提出了压缩机盘车故障的解决方案，收到了理想的效果。

汽轮机；盘车；卡涩；平衡活塞；汽封

某化肥厂尿素装置CO2压缩机汽轮机是1976年由意大利新比隆公司制造的EK1100/ZUD型单缸、抽汽、注汽、凝汽式蒸汽轮机，额定转速为7 089 r/min，其径向轴承为双向四油楔轴承，止推轴承为米楔尔式结构；汽轮机采用平衡活塞法（配置平衡活塞及平衡活塞汽封）来平衡轴向推力，其实质是在转子通流部分的对侧，加大高压外轴封的直径，以产生相反方向的轴向推力，使轴向推力在推力轴承的许用承载范围之内。平衡活塞汽封采用不锈钢高低齿的薄片型汽封，用不锈钢条镶嵌入矩形槽中［1］。

1 故障现象

2016年11月7日9：00，尿素装置进行计划停工，11月8日14：00停CO2压缩机，14：20机组停转后，立即启动电动盘车8 h，22：20停电动盘车，22：50班组进行手动盘车时发现在1/4圈区间内盘车卡涩，其它区间盘车正常，电动盘车也正常。

对汽轮机两端轴瓦进行检查，发现两端径向瓦下瓦磨损严重，见图1。

图1 排汽端径向瓦磨损情况

图2 进汽端径向瓦磨损情况

更换新径向瓦后盘车仍然卡涩，为此决定对汽轮机进行大修。解体发现汽轮机平衡活塞下汽封磨损，见图3，4。

图3 平衡活塞下汽封磨损情况

图4 平衡活塞下汽封磨损情况

从图3可以看出，不锈钢高低齿薄片型汽封磨损或变形，中间不锈钢镶嵌条松脱凸起，造成汽封与平衡活塞摩擦，导致盘车异常。图4中6号点位置不锈钢薄片断裂脱落，平衡活塞上汽封完好［2］。

2 盘车异常原因分析

2.1 径向瓦下瓦磨损原因分析

（1）机组低负荷运行的影响。对于凝汽式汽轮机，在低压端随着蒸汽做功膨胀，压力和温度都随之下降，会出现蒸汽冷凝形成液滴，液滴与高速旋转的叶片摩擦产生静电，要通过安装在驱动端与轴接触的电刷和接地线导入地下。如果电刷失效，静电在转子上越聚越多，转子与大地间的电势会越来越高，电势达到一定程度时就会击穿轴瓦与轴间的油膜，在轴瓦上形成细小凹坑，产生静电腐蚀。当轴承发生静电腐蚀后，油膜造成破坏，油膜相互摩擦产生的热量迅速增加，同时随着轴瓦间隙的增大，进入轴瓦与轴间的油量增加，当油量增加带走的热量比油膜产生的热量增加量少时，轴承的温度会上升。汽轮机两端径向瓦温度都有缓慢上升，提高两端油压后，排气端径向瓦温度下降明显，进气端下降不明显［3］。

机组低负荷运行时，汽轮机的蒸汽耗量减少，温度降低，特别是进入低压后五级叶片的蒸汽量减少，注汽压力和温度降低更明显，造成在低压端出现大量的蒸汽冷凝形成小液滴。特别是在末级及次末级叶片上，静电在末次及次末级叶片上越聚越多［4,5］。

（2）机组多次开停车的影响。汽轮机低速运转时（暖机过程中或惰转时），轴颈与轴瓦属于半干摩擦状态。而转子电动盘车时（8 r/min），轴颈与轴瓦属于干摩擦状态，转子的重力全部由下瓦承受，必然导致下瓦磨损严重，这也是原厂设备操作手册要求不能长时间电动盘车的原因。

2.2 平衡活塞汽封磨损原因分析

径向瓦下瓦磨损导致转子中心下移，转子平衡活塞凸台与下汽封不锈钢高低齿间隙减小，在转子停机惰转过程中，因转速低，轴颈与轴瓦间油膜油压无法将轴颈抬起，轴颈落在轴瓦的最下方，致使平衡活塞凸台与下汽封间隙再次减小，惰转时导致下汽封磨损，而上汽封完好。

3 结束语

通过分析确定了二氧化碳压缩机汽轮机盘车卡涩原因是由于机组多次开停车及长时间在低负荷情况下运行，径向瓦发生了磨损，导致转子中心下移，使平衡活塞汽封发生刮擦磨损。为了避免叶片再次发生问题，更换了转子、平衡活塞汽封及两端径向轴承，并严格控制平衡活塞汽封间隙及两端径向瓦间隙在标准内。保证了二氧化碳增压机汽轮机的正常运转，实现尿素装置的长周期运行。

［1］中国石油化工总公司生产部，化学工业部化肥司.大型化肥厂汽轮机离心式压缩机组运行规程［M］.大连：大连理工大学出版社，1988：12-15.

［2］大连工学院工业涡轮机教研室.工业汽轮机［M］.北京：化学工业出版社，1982：91-93.

［3］杨国安.机械设备故障诊断实用技术［M］.北京：中国石化出版社，2007：39-40.

［4］罗志刚.汽轮机盘车装置的故障分析与处理［J］.河北电力技术，2002，21（2）：46-47.

［5］何金文，何金权.汽轮机盘车装置常见故障分析及处理方法［J］.安徽电力科技信息，2002（6）：10-11.

Cause analysis of abnormality during steam turbine barring of CO2compressor in chemical fertilizer plant

Lv Haiqing，Liu Baolai
（Chemical Fertilizer Plant of PetroChina Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China）

This paper analyzed the cause for biting fault during CO2compressor barring of the urea plant of a chemical fertilizer plant.Through step by step disassembly and overhaul,it was determined that the cause for biting during barring is the scraping of the steam turbine rotor balancing piston gland seal with the cylinder gland seal.Solutions to the compressor barring fault were proposed,ideal effect was

.

steam turbine;barring;biting;balancing piston;gland seal

TH45

B

1671-4962（2017）05-0054-02

2017-07-13

吕海清，男，高级工程师，1994年毕业于抚顺石油学院化工机械与设备专业，现从事化肥装置设备管理工作。