催化裂化装置烟机组运行状况技术分析及预防性检修

　　【摘 要】针对锦西石化分公司180万t/a重油催化裂化装置烟气轮机的运行状态，结合当时工艺条件下机组的历史运行及检修情况，充分利用状态监测系统进行有效分析，适时提出了预防性检修策略，并得以在机组解体检查后对预判状况充分验证，是一例典型的机组预防性检修的成功案例。同时针对试机过程中增速箱出现的异常杂音，技术人员借助美国ENTEK公司的便携式数据采集器Enpac2500对现场数据进行采集和分析，及时开展状态评估和有效处理，成功实现了机组平稳开机和高质量运行，为公司的安、稳、长、满、优生产提供了有力保障，也为大型机组的先进管理积累了丰富的素材和实践经验。

　　【关键词】烟机 预防检修 状态评估 有效处理

　　一、前言

　　锦西石化180万t/a重油催化裂化装置烟气轮机，工艺编号：BE1101（型号：YL10000Q），生产厂家为渤海装备兰州石油化工机械装备分公司，2016年11月由双级烟气轮机改造为单级烟气轮机，并安装投用。配套轴流式主风机B1101，型号AV56-12，1998年9月安装投用，2005年主风机改造，转子更新12级动叶片，静叶片共12级，其中可调11级，1级不可调。烟气轮机（简称烟机）BE1101近年的运行情况如下：2017年9月14日晚，因烟机前振VIA1421振动突然升高超过报警值，主风机切换至备用风机，烟机组停机检修；2017年12月10日，因烟机前振VIA1421振动突然升高接近报警值并有持续升高趋势，主风机切换至备用风机，烟机组停机检修。两次停机检修均发现烟机通流部分存在结垢情况，主要分布在动静叶片以及持环叶顶部位。

　　该烟机组自2017年12月22日开机以后，整体运行比较平稳，烟机振值VIA1421X在19~25mm波动，期间在2018年4月、9月和11月出现过小幅升高，VIA1421X最高达到34μm，而后又逐渐降至19~25μm。2019年1月2日，因前振VIA1421X、Y突然升高超过停机值，二取二联锁停机。2019年1月10日，烟机并入系统。2019年6月15日烟机振动升高，经分析认为是烟机结垢造成的，决定主动停机检修。2019年6月18日烟机切换出系统检修，6月25日上午烟机并入系统。

　　截至到2019年12月10日，烟机运行平稳，各点振动值无明显变化，针对重催装置本周期烟机的运行状况，为确保装置的长周期运行，经过充分的分析研究，锦西石化分公司机械动力处决定对烟机机组进行预防性检修，于2019年12月11日停机至2019年12月18日，历时8天。

　　二、烟机组检修及试机运行情况

　　1. 解体检修情况

　　烟机组于 2019年12月11日上午10点具备切机条件，11点30分烟机组顺利切出系统检修。12月12日，对烟机进行解体检修，烟机动叶片、静叶片叶顶和叶根部位均存在结垢情况，如图1～图3所示。顶间隙为2.0～2.2mm，动叶片共计66片，其中叶顶有23片出现磨损（见图4），但不影响继续使用，其余的气封、油封等部件未有损坏（见图5）。通过拆解情况看，本次烟机组预防性检修非常及时，有效地避免了动叶片的进一步磨损。

　　2. 烟机组试机情况

　　2019年12月15日，检修完毕，准备试机。12月16日，在烟机升速过程中，增速箱有异常声响，但振动值和温度正常，经过相关管理部门、检修单位和属地单位共同研究，决定将增速箱解体检查。本次增速箱进行拆解，测量发现低速齿轮轴轴瓦间隙达到0.40mm，已超出标准值（0.28~0.35mm），高速齿轮轴轴瓦间隙达到0.35mm，也已超出标准值（0.24~0.30mm）；高低速齿轮轴轴颈均有轻微磨损；高低速齿轮齿面未发现磨损痕迹。12月18日，增速箱检修完毕，在试机升速过程中，仍有杂音，经过技术分析后，判断可以继续试机，在电动机达到机组工作转速后声音消失，当日17点30分，烟机并入系统，运转正常。

　　3. 烟机检修前后振动值对比情况

　　烟机组开启并入系统，调整操作运行正常后，烟机振动值为VIA1421X：15.5mm；VIA1421Y ：19.2mm；VIA1422X：20.4mm；VIA1422Y：12.2mm。主风机、增速箱各部振动、温度运行数据均正常。检修后烟机前振VIA1421X、VIA1421Y ，以及烟机后振VIA1422X较检修前振动值有所下降，烟机后振VIA1422Y较检修前相比振动值变化不大，因此本次烟机组的检修是成功的。

　　三、烟机预防性检修的必要性

　　根据机组振动曲线以及烟机拆解情况判断，为防止振动突然上升自保停机，对烟机进行预防性检修。从现场情况看，烟机结垢较严重，动叶片和静叶片均存在结垢情况，叶顶和叶根部位结垢情况比叶身严重，尤其是叶顶和静叶持环之间的空隙部位，垢层较厚，这与前几次停机检修发现的结垢情况相似，动叶顶也出现磨损。通过以上情况判断，为预防转子叶片上垢层局部脱落造成动平衡失稳，因此进行了预防性检修。

　　四、机组增速箱异常声响的原因分析

　　增速箱异常声响是由于烟机单独作驱动传递载荷时，会发生不同程度的形变，在齿轮啮入和啮出的瞬间，沿齿轮啮合线方向会产生啮合冲力，从而在齿轮传动中引起一定的扭转振动的噪声，而电动机起动后低速轴的约束增加，轴系稳定，啮合就能正常。借助离线监测系统美国ENTEK公司的便携式数据采集器Enpac2500进行现场数据的采集和分析，结果如下。

　　1）烟机转速为2 100r/min时，齿轮箱频谱，谱线整体离散，二倍频占主导（见图6）。

　　2）烟机转速增加到3 000r/min时，谱线逐渐清晰，齿轮啮合频率清晰，频谱范围缩减，但整体仍存在离散现象，怀疑此时转子存在松动，导致频谱在整个频率区间都有一定的数值（见图7）。

　　3）随着烟机转速达到电动机起动后的工作转速，大部分杂音频率消失，振动状态相对稳定（见图8）。

　　综上所述，结合烟机运行状况，烟机运行过程中，在达到工作转速之前，齿轮箱靠电动机侧低速轴没有约束，造成齿轮箱轴系不稳定，二倍频占主导。随着转速增加，轴的不稳定会影响齿轮啮合，导致频谱成分有一定变化，在频谱中可以观察到转子二倍频及齿轮啮合频率，频谱数值范围减小，说明杂音减小，转动状态有一定好转。随着转速达到工作频率，电动机起动，低速轴约束增加，松动现象消失，各特征频率变得清晰。总体振动值不高，转动状态相对良好。

　　五、烟机运行状况的防

　　范措施

　　1. 技术防范措施

　　1）对烟机结垢原因进行深入分析，主要从生产操作、催化剂使用和旋风效率等方面查找原因。2）该装置现为立管式三旋，P S T-250型分离单管共计80根。2016年大修期间更改设计为72根单管，目前堵管8根，计划窗口期恢复为80根单管。

　　3）充分利用在线监测系统对烟机运行进行监控分析，对机组问题早发现、早预警、早应对。

　　2. 管理防范措施

　　1）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两倍时，主动停机进行清理检查。

　　2）鉴于该烟机目前的运行工况，结垢情况较严重，在未解决结垢问题的情况下，烟机运行满10个月即主动停机检查。

　　3）在振动出现突然明显升高的情况下，进行预防性检修，防止出现突然停机的情况。

　　3. 其他防范措施

　　相关单位进一步做好烟机机组的日常操作与维护工作，延长机组运行周期。

　　六、结语

　　近期，重油催化装置烟机运行一直备受公司各级管理人员和技术人员的密切关注，发现问题及时分析，正确决策，对烟机进行预防性检修，把造成烟机损坏的故障消灭在萌芽之中，为今后在大机组以及设备管理中积累了丰富的实践经验。

　　设备状态监测和故障诊断是保证设备连续、安全、可靠、高效和经济运行的重要技术手段，是设备管理和维修的重要组成部分。做好预防性检修工作，可提高设备的可靠度，保障设备安、稳、长、满、优运行。

　　同时也培养专业技术人员对大机组状态监测和故障诊断的分析判断能力，对设备管理人员和技术人员也是一个很好的锻炼机会，使设备管理和技术水平得到一次很好的提升。

　　参考文献

　　[1] 萧开梓.化工机器安装与检修[M].北京：中国石化出版社，1999.

　　[2]张碧波.设备状态监测与故障诊断[M].北京：化学工业出版社，2007.

　　[3]黄文虎.设备故障诊断原理、技术及应用[M].北京：科学出版社，1997

　　郭隆山 宁德君 刘爱南