石油化工装置背压式汽轮机运行维护技术探讨

张作佳，于佳，姜涛，黄斌

（1.中国石油吉林石化公司合成树脂厂， 吉林 吉林 132021）

（2.中国石油吉林石化公司仓储中心东部站， 吉林 吉林 132021）

（3.中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司， 四川 成都 610051）

为确保汽轮机机组安全地长周期运行，运行人员在掌握并严格执行运行规程的同时，应了解机组的工作原理、结构、性能，熟悉装置工艺流程对机组运行的要求及不同工况下汽轮机工作条件及特性变化的规律，熟悉调整、操作部件及仪表的功能和使用方法，对主要操作数据、监视极限值应能熟记。运行人员要不断地总结经验，及时、正确处理各种异常情况，消除隐患，预防事故的发生。

运行部分包括监视的内容，监视的目的在于确保运行的安全、高效。机组运行的安全性也就是它的可靠性，可靠性是影响机组、装置运行经济性最主要的因素，通常，可靠性是指在预期的运行时间内，机组应保证正常运转，达到规定的负荷，运行参数在正常范围内，零部件在正常寿命期限内不发生损坏。为防止由于操作不当或偶发因素引起设备损坏事故的发生，汽轮机配置有监视、安全和保护设备。监视器用于指示运行参数，如压力、温度、转速、位移等，从中知悉运行参数的特征，发现与设定值的偏差；安全机构的作用是在运行参数达到保护机构动作值之前先作动作；保护机构的功能是一旦出现运行参数达到限定极限值的危险工况时，自动或手动迫使机组紧急停机。机组运行时，操作人员应对运行参数经常观察，根据显示和记录的检测数据分析、判断运行状况。

机组的运行安全不能完全依赖监视设备，操作人员应对设备运转情况作定期巡视，要注意检查蒸汽、油、水有无泄漏，还要对辅助设备运转状态进行检查，绝不可掉以轻心。一旦发现异常、要迅速查明故障原因，及时处理。

汽轮机由成千上万个不同功能、结构、材质的零部件构成。可能由于加工制造方面的缺陷，安装、检修质量的不良，运行操作不当以及一些偶然的因素造成汽轮机运行故障，本文列举了一些常见运行技术措施，主要由多年从事现场服务人员在汽轮机现场处理问题的经验汇总而成。由于汽轮机的用途、运行条件、操作习惯不同，需将机组运行中出现的问题及故障特征、处理过程及结果反馈给制造商，以便不断提高汽轮机设计、制造、服务的水平。

1 运行技术

主汽门前蒸汽参数变化范围： 压力3.9-4.2MPa(a)；温度320-360℃。允许主汽门前压力不超过4.3MPa运行，但全年超压运行时间累计不超过12h；允许主汽门前温度不超过388℃运行，但全年超温运行累计不超过80h，超温时短暂波动不超过15min。

为了保证机组安全经济地运行，汽轮机应严格控制在“热力特性曲线”所规定的工况范围内运行。汽轮机减负荷运行，汽轮机的进汽参数或排汽压力偏离规范值时，汽轮机的运行应按照“热力特性曲线”中的要求执行；为了使汽轮机各部件有足够的均匀的寿命，推荐汽轮机长期运行时所带的电负荷在额定负荷的三分之一以上。

1.1 启动与带负荷

凡停机时间在12h以内，为热态启动。其他情况下汽轮机启动则为冷态启动。汽轮机在启动和升速过程中，可全开主汽门，而汽轮机进汽可由调节门直接控制。

主汽阀为单座球形阀，阀碟的端部为球形。阀碟与阀座必须仔细研磨，以保证密封的完全吻合。启动时，先打开预启阀，减小了阀碟前后的压差，从而减小了阀门提升力。阀座与阀壳采用热压装配保证过盈，阀座带有一段扩散段减少蒸汽流动损失。预启阀开足后阀杆继续移动带动阀碟开启，主汽阀总行程为52mm。阀碟上方由定位块固定，主汽阀开到位后定位块与阀盖配合紧密完全吻合，达到了密封的效果。阀杆漏汽，与汽封抽汽器相连。阀杆采用石墨环填料密封，阀杆和阀杆衬套的表面均经过氮化以提高耐磨性。在阀碟外装有一个不锈钢蒸汽滤网，能防止汽流中的机械杂质进入汽轮机的通流部分。

1.2 汽轮机冷态启动及时间分配

汽轮机冷态启动应遵守以下各点：盘车机构先投入工作，各疏水阀开启，当采用排大气启动时，逐渐开启隔离阀的旁路阀，之后缓慢开启隔离阀，按规程规定的升压、升温速度进行暖管，在主气阀前压力达到额定值后全开隔离阀；转子冲转后，须检查确认盘车机构闭锁在退出位置；在冲动转子和低速暖机阶段，要充分注意疏水，疏水口冒出无色蒸汽时，可适当关闭该疏水阀。

汽轮机冷态启动时间分配如下：

冲转后升速至 1200r/min 4min；

检查并维持 1200r/min 20min；

均匀升速至 3600r/min 8min；

检查并维持 3600r/min 30min；

均匀升速至 5600r/min 7min；

检查并维持 5600r/min 10min；

均匀升速至 7600r/min 2min；

检查并维持 7600r/min 20min；

均匀升速至 8788r/min 5min；

合计 106min

1.3 汽轮机热态启动及时间分配

热态启动应遵守：进入汽轮机的主蒸汽温度应高于汽缸进汽室温度30℃以上，严禁出现冷却；在冲动转子前2h转子应处于连续盘车。

汽轮机热态启动时间分配如下：

冲转后升速至 1200r/min 2min；

检查并维持 1200r/min 3min；

均匀升速至 3600r/min 5min；

检查并维持 3600r/min 3min；

均匀升速至 5600r/min 2min；

检查并维持 5600r/min 2min；

均匀升速至 7600r/min 2min；

检查并维持 7600r/min 2min；

均匀升速至 8788r/min 3min；

合计 24min

在升速过程中，检测汽轮机各项指标：机内声响、轴承温度、轴位移、油压、轴振等。在冷态启动时，如振动值超标，则应降低转速至振动消除，维持此转速运转约30min，再升速，如振动仍未消除，需再次降速运转120min，再升速，如振动仍未消除，则必须停机检查。在热态启动时一旦超过此数值则应继续升速或加负荷，并且密切关注振动的变化，若有继续变大的趋势则应停机，等机组温度场比较均匀后再重新启动。

2 维护技术

2.1 汽轮机运行中的维护

在汽轮机起动、运行、停机的不同阶段，借助监视仪表，通过正确操作，使汽轮机处于最佳工作状态，当出现不正确情况时，对故障趋势做出判断，那些不危及安全而一时不能消除的缺陷，要及时调整或限制机组的运行工况，同样要作好详细的记录，为确定检修时间、项目提供依据；要求立即停机的严重故障，应果断停机，避免事故扩大。通常故障可分为两类：第一类是不受运行时间影响的因素，如基建施工质量、设计和制造水平、安装、检修时装配、调整不当等；第二类是与运行时间有关的因素：如正常的磨损、腐蚀、变形，材料老化，使用寿命到期、积垢等。

2.2 停机时的维护

(1)十天以内的停机：关死蒸汽管道疏水系统；定期通入热空气或使用抽气器以保持汽轮机内部干燥；外部加工表面涂以防锈漆；每天将汽轮机转子盘车1-1/3圈，转动时应先开启主油泵。

(2)三个月以内的停机：十天以内停机的维护项目外，增加下列项目。

(a)堵塞端部轴封；(b)各零部件解体，涂防锈油；(c)汽机通流部分防锈。

(3)三个月以上的停机须拆汽轮机缸大盖，将通流部分表面涂保护油层。

2.3 停机

停机一般分为两种情况：正常停机和紧急停机。按事先计划安排，称为计划停机或常规停机；机组运行中因设备故障或发生事故不能继续运行，为避免事故扩大而采取的强迫停机属紧急停机。

停机后润滑油系统仍需运行一段时间，以冷却轴颈等部件，在冷油器出油温度≥35℃，前轴承回油温度＜40℃，且油泵停运后轴承温升小于15℃时，油泵、冷油器可停止工作。

正常停机在减负荷、降低运行转速，转速降至下限后，运转约30min后，速关停机，主汽门，调节汽阀关闭。

3 小结

汽轮机是石油化工装置大型设备，其运行维护技术非常重要。本文较详细地介绍了汽轮机的运行和维护技术，希望能够给汽轮机的安全、稳定、优质、长周期、满负荷运行提供一些帮助。

◆参考文献

[1] 潘向东，王明涛，张正祖，等. 离心式丙烯制冷压缩机异常振动原因分析及故障处理[J].化工设备与管道，2013，50(3)：55-58.

[2] 刁池，李冰尧，崔日，等. 汽油加氢往复压缩机的故障原因及对策[J].石油和化工设备，2018，21(5)：86-89.

[3] 曹春荣. M326B型丙烯制冷压缩机组故障诊断与处理[J].石油机械，2004，32(2)：35-37.

[4] 陈雄，黄夏林，陈祖武. 丙烯制冷压缩机异常振动原因分析[J].石油化工设备技术，2012，33(6)：24-26.