用RCA法对烟气轮机轴振动高联锁停机的技术分析

宁德君，刘爱南

（中国石油锦西石化公司机械动力处，辽宁葫芦岛125001）

石化行业催化裂化装置的烟汽轮机（简称烟机）是能量回收并提供动力的重要设备，工作原理是利用再生器反应生成的高温烟气，经过3级旋风分离器，经烟机热焓降膨胀作功后输出机械能，带动主风机给装置生产输送所需空气［1］。烟机的运行状态直接决定了催化装置的稳定性和能耗。

1 烟机BE1101运行情况

1.1 烟机BE1101设备信息

某重油催化装置的烟机BE1101，型号为YL10000Q，2016年11月投用；配套轴流式主风机B1101,型号AV56-12，1998年9月投用，2005年主风机改造，转子更新12级动叶，静叶共12级其中可调11级，1级不可调。

2.2 烟机BE1101运行情况

2017年9月14日，因前振VIA1421振动突然升高超过报警值，主风机切至备机，烟机组停机检修；2017年12月10日，因前振VIA1421振动突然升高接近报警值并有持续升高趋势，主风机切至备机，烟机组停机检修。2次停机检修均发现存在结垢情况，主要分布在动静叶片及持环叶顶部位。

烟机自2017年12月22日开机以后，整体运行比较平稳，振值VIA1421X在19～25μm之间波动，期间在4月、9月、11月出现过小幅升高,VIA1421X最高达到34μm，而后又逐渐降至19～25μm之间波动。2019年1月2日，因前振VIA1421X、Y突然升高超过停机值，2取2联锁停机。

2 RCA分析的必要性

2.1 为什么开展RCA

查找事件的肇因并不是根本原因分析的最终目的。根本原因分析的最终目的是要对系统或设备未来做出风险评估，并针对事件中的技术和人为因素问题进行分析，为消除仍存在的潜在隐患和避免可能的重大故障提供决策性措施和意见［2］。

2.2 如何开展RCA

通常分为3个阶段开展RCA分析，第1阶段是认识问题，通常先定义问题，再锁定目标；第2阶段是寻找原因，首先是调查研究，然后进行数据分析，再次为头脑风暴，最后是诊断原因；第3阶段是解决问题，先制定好方案，然后按此方案执行实施，最后再确认效果［3,4］。

3 用RCA方法分析停机原因

3.1 成立RCA小组

一般事故B级、C级分析，RCA小组组长须由公司副总经理以上人员担任；造成亡人重大事故分析，RCA小组组长须由公司总经理担任；事件级分析（1级和2级非计划停工），RCA小组组长应由公司相关处室主管领导担任；3级非计划停工由基层车间主管领导担任。

3.2 报告成因

2019年1月5日，RCA发起人启动了重油催化装置烟机振动高联锁停机分析报告，委任机械动力处处长作为组长，组建RCA小组并对事件原因进行识别。RCA组长依据SHEM10（根原因分析管理程序）要求，组织相关人员完成RCA分析。

3.3 装置概况及设备简介

装置概况：装置设计公称规模为140×104t/a，改造后公称规模180×104t/a，实际181.1×104t/a，开工时数为8 400 h/a。2016年采用石科院的LTAG技术，原料油加工量按136×104t/a，柴油回炼量按40×104t/a进行设计，在重油催化装置内增设加氢柴油回炼系统［5］。

3.4 事件经过

2019年1月2日，因前振VIA1421X、Y突然升高超过停机值，2取2联锁停机。将烟机出口水封罐上水，烟机入口高温闸阀现场断电，1#主风机出口电动蝶阀关闭，烟机组与系统隔离。打开烟机出口小放空以及机体排凝，机组开始缓慢降温。

生产交检修，机体内催化剂结垢较严重，叶片叶顶磨损，更换转子做低速动平衡校核；机体密封盘更新，蜂窝密封利旧，轴承箱拆安修整，蒸汽封、空气封、汽封排空管改配，轴承箱冷却水线制安。9日0:00烟机检修完成，5:00短接回装，7:00仪表开始调试联锁。13:30烟机检修交生产界面，15:00开始暖机冲转数，20:20电机合闸，转速5 780 r/min放空。10日10:30烟机主风并系统。

3.5 原因分析

3.5.1 设计问题 根据YL型烟机设计、生产及运行经验，排除了该设备设计、结构、选材方面的问题。

3.5.2 误操作问题 经调取ESD系统相关参数，该设备从未超温超压操作。整体运行平稳，振值VIA1421X在19～25μm之间波动，期间在2018年4月、9月、11月出现小幅升高,最高达到34μm，而后又逐渐降至19～25μm之间，故操作原因可排除。

3.5.3 烟机结垢问题 从现场看，烟机结垢较严重。动、静叶片均存在结垢情况，叶顶和叶根部位结垢较叶身严重，叶顶部分垢层厚度局部达4～5 mm，远大于标准要求的叶顶间隙（2.0～2.2 mm），动叶顶均出现磨损，同时在拆检过程中发现烟机入口导流锥段催化剂积存较多。通过以上情况判断，烟机振动突然升高的原因为转子叶片上垢层局部脱落造成动平衡失稳，进而联锁自保停机。

3.6 根本原因确定

振值超标的主要原因为烟机结垢，烟机振动突然升高的原因为转子叶片上垢层局部脱落造成动平衡失稳，进而联锁自保停机。

3.7 整改措施

（1）该装置现为立管式3旋，PST-250型分离单管共计80根。2016年大修期间设计为72根单管，目前堵管8根，计划窗口期恢复为80根单管；（2）按照板块下发的烟机运行指导要求，严密监控转子各点振值和壳体振动烈度，若振值超过运行正常值的2倍时，主动停机进行清理检查；（3）相关单位进一步做好烟机机组的日常操作维护工作，延长机组运行周期。

4 结束语

针对此次烟机停机问题，用RCA方法从生产操作、催化剂使用、旋风效率等方面查找原因。利用在线监测系统对烟机运行进行监控，对机组问题早发现、早预警、早应对。严密监控转子各点振值和壳体振动烈度，若振值超过运行正常值的2倍时，主动停机进行清理检查。收集所有有关事件的资料并开始分析，依据经验，提出解决事件的方案或建议，得出结论，为最后的制定整改措施等决策性论断提供有力的证据。