裂解爐引風機故障分析及處理措施

呂慶明

（中國石油大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶 163714）

裂解爐引風機故障分析及處理措施

呂慶明

（中國石油大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶 163714）

分析和研究裂解爐引風機的各種故障，提出解決方案，有效減少裂解爐的突發故障，保證裝置長周期安全穩定運行。

裂解爐；引風機；故障；處理

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.38

0 引言

裂解爐是乙烯裝置流程的起點，承擔著將輕烴等原料裂解為小分子烯烴的主要工作。爐頂的引風機是維持裂解爐爐膛負壓、保障燃料正常燃燒和裂解爐安全的核心動設備，出現故障停機不僅會影響裝置產量，還會導致裂解爐爐膛負壓聯鎖跳車、燃料氣及物料突然中斷等，甚至可能導致爐管斷裂、爐膛爆炸等事故。物料中斷還會導致爐管中不流動的物料結焦、堵塞爐管，造成極大經濟損失。所以，要及時發現裂解爐引風機的異常狀態，并進行針對性、有效的檢修處理，避免故障擴大、引發事故。

1 裂解爐引風機的非振動故障分析及處理

1.1 風量或風壓不足

裂解爐引風機的風量或風壓不足表現為爐膛負壓絕對值偏小或無法形成負壓，調節裂解爐底部風門及引風機擋板后效果不明顯，驅動電機電流指示偏低，這種情況容易導致負壓聯鎖跳車。原因分析及處理方法如下。

（1）變頻電機輸出轉速降低且轉速反饋異常。處理方法：用頻閃頻轉速表測引風機軸實際轉速與儀表反饋轉速進行對比和校準。

（2）引風機吸入風管有異物、裂解爐煙囪管路堵塞。處理方法：通過運行聲音進行確認，拆檢查孔進行檢查清理。

（3）裂解爐對流段爐管積灰嚴重。處理方法：啟動吹灰器進行吹灰，沒有吹灰器時可以打開對流段爐管彎頭箱蓋板，用蒸汽等從側面進行吹灰操作。

（4）裂解爐引風機入口可調擋板開度過小且開度指示異常。處理方法：現場檢查引風機擋板實際的全關和全開狀態，檢查校正氣動或液壓執行機構及其位置反饋機構工作狀態。

（5）引風機的轉子軸與殼體之間密封泄漏量較大，發生風的短路情況，導致從正常吸入管路吸取的風量減少。處理方法：更換填料或迷宮密封。

（6）煙氣密度發生變化，由重變輕。處理方法：加大引風機轉速。

（7）葉輪與主軸相對轉動，葉片或葉輪蓋板腐蝕缺損。處理方法：解體更換內件。

1.2 軸承溫度異常升高

當裂解爐引風機軸承的溫度超過70℃或短時間內溫度上升20～30℃時一定要引起重視，及時處理，否則可能會導致軸承突然損壞、引風機停轉和主軸損傷。原因分析及處理方法如下。

（1）軸承箱體內潤滑脂過多導致軸承溫度上升。在剛加換完潤滑脂時容易出現此種情況，一般不會引發較大問題，溫度通常會在1～2 h后下降至正常狀態。處理方法：連續觀察狀態變化趨勢，必要時采取強制通風降溫措施。

（2）軸承箱體內潤滑脂過少導致軸承溫度上升。這種情況比較危險，潤滑油脂不足時軸承內的滾動體和滾道之間會發生邊界摩擦或干摩擦，產生大量熱量，進而加速破壞潤滑脂的狀態，惡性循環，最終導致軸承燒損。處理方法：用加脂槍或自動注脂器及時補加潤滑脂。

（3）軸承箱體內潤滑脂變質導致軸承溫度上升，甚至導致軸承磨損加劇，表現與箱體內潤滑脂過少類似，后果也基本相同。處理方法：用加脂槍進行潤滑脂的置換，必須將原有變質的潤滑脂全部排出，如果無法徹底置換，需要拆軸承箱進行舊脂清除和新脂裝填。

（4）引風機軸承載荷升高引起軸承溫度升高。在引風機葉輪兩側吸入量不均衡時轉子軸向力會異常增大，進而導致軸承軸向載荷增加、溫度升高。處理方法：調整雙吸葉輪引風機兩側吸入管道可調節擋板，使之同步開關，保證兩側進風量基本一致。

（5）振動導致軸承溫度升高。振動值高時，軸承的動載荷會隨之升高，影響潤滑油膜的形成，在這兩方面共同作用下會導致軸承溫度升高。當軸承溫度和振動值同時升高時，非常容易出現保持架損壞、滾動體卡死、軸承內外環同步旋轉等破壞性較強的軸承故障。處理方法：減小振源能量、降低振動值。這也是本文分析研究的重點。

2 裂解爐引風機的振動問題分析及處理

裂解爐引風機振動超標會縮短軸承使用壽命，造成突發軸承故障，導致周圍儀表或電氣開關發生故障，以上2種情況都會導致突然停機，而突然停機造成的后果非常嚴重。另外，振動超標也會導致裂解爐引風機各部件及周圍鋼結構等容易發生疲勞損傷。

2.1 電機與引風機不對中

電機與引風機的平行不對中和角度不對中都會導致電機軸與引風機軸不在一條直線上運轉，使各軸承箱內的內滾動軸承內外環之間產生徑向扭轉力，滾動體會在軸承內外環之間交錯滾動，最終表現為振動值升高。處理方法：用百分表對電機與引風機的聯軸節進行相對軸向及徑向跳動檢查，通過墊片調整電機或引風機在底座上的相對位置，逐步減小百分表跳動數值直至達到檢修技術標準，如0.1 mm以內。

2.2 引風機軸承座固定螺栓松動導致的振動

導致引風機葉輪在旋轉時失去一定的約束力，產生徑向或軸向的晃動，表現為振動值升高。處理方法：在固定螺栓螺母上安裝碟簧或彈簧墊提供預緊力和防扭轉力，緊固螺母，另外，因為軸承座螺栓孔多為可調長孔，所以在彈簧墊下面應加裝剛度較大且外徑足以覆蓋螺栓孔的平墊片。

引風機主軸與軸承箱油封處或引風機殼體軸封處發生摩擦。

2.3 轉子不平衡引起振動值超標

轉子不平衡情況在葉輪直徑較大、軸較長的裂解爐引風機上較為常見，其具體原因及處理方法如下。

（1）轉子長時間靜置，受重力作用，轉子葉輪質量中心偏離主軸中心。處理方法：①通過靜平衡方法找到自然下垂的偏重方向，然后轉動180°靜置同樣時間。②如果無法找到偏重方向，可進行短時間帶溫度運行，觀察振動值否減小至合格狀態，如果無效則要考慮拆引風機殼體觀察孔進行在線動平衡校正試驗，通過測取振動相位及轉子原始數據計算并加裝試重，進行試運行時的振動值及相位測量，然后根據測量結果反復計算加裝配重，最終實現轉子質量中心回歸主軸中心。③如果6000 V高壓電機不允許頻繁啟動限制，無法徹底消除不平衡量，則需要將引風機上殼體拆開，將轉子吊出進行離線動平衡校正試驗，同時在平衡機上進行轉子主軸徑向跳動檢測，若彎曲跳動值較大，需要對轉子軸進行校直，變形嚴重無法校直時需要重新加工并更換轉子主軸，重新進行轉子動平衡校正試驗。注意：轉子在做離線動平衡試驗時需要將滾動軸承拆下（圓柱滾子軸承內環可以不用拆下）。

（2）轉子葉輪表面結垢且不均勻或均勻結垢后局部垢皮脫落，使轉子葉輪質量中心偏離主軸中心。處理方法：停機清理結垢物，注意應避免清理垢物掉落至裂解爐引風機吸入管道或裂解爐對流段。

（3）轉子葉輪原用于動平衡的配重金屬塊掉落，使轉子葉輪質量中心偏離主軸中心。處理方法：在線或離線動平衡校正并將配重焊接牢固。

2.4 裂解爐引風機軸承故障引起的振動異常

裂解爐引風機所用軸承多為大直徑深溝球軸承或調心滾子軸承，大型引風機還會用到雙列調心滾子軸承。這些軸承支撐引風機轉子葉輪在引風機殼體中心連續旋轉，同時約束轉子發生較大的軸向竄動。如果軸承出現異常，會直接導致引風機轉子振動值升高，進而加劇軸承損壞，惡性循環最終可能導致軸承抱死在引風機軸上，發生緊急停爐事故。下面就裂解爐引風機軸承故障進行分析并提出處理方法。

（1）裂解爐引風機軸承滾珠或滾道表面出現麻坑、表層剝落現象，是不可逆的損傷。表現為振動和聲音異常，用振動數據采集器進行頻譜分析時，會發現一些高頻振動成分。一般情況，當振動超過11.2 mm/s時需要立即停機更換新軸承。注意：不可直接撞擊將冷態軸承安裝在轉子軸上，安裝前盡量用熱油或電磁感應加熱軸承后再安裝（溫度通常≤120℃），用電磁感應加熱時溫度探頭必須放到軸承內環。

（2）裂解爐引風機軸承滾動體保持架出現裂紋或固定件脫落。這種情況多在軸承經過較長時間運轉后才會出現，也是比較危險的，當保持架損壞滾動體可能會分布不均，導致振動加劇，當振動變大時，保持架有部分碎裂固體會卡到滾動體與滾道之間，產生急剎車的效果，會導致軸承突然抱死，對于這種故障，早期振動值變化不大，但是軸承運轉聲音會有變化，表現為不連續的金屬摩擦和小力度撞擊的異常聲響，對于非金屬保持架聲音會不明顯，但是引風機軸承多用的是金屬的保持架。出現異響振動值未上漲時可以連續監測一下振動趨勢，若出現上漲應立即停機檢查更換軸承。

（3）裂解爐引風機軸承潤滑不良導致振動上漲。這種情況往往是先導致軸承溫度升高，前文也有論述，這里再補充說明一下，當軸承缺少潤滑脂或潤滑脂變質時，滾動體會與滾道發生干摩擦，這時會有較高頻的聲音出現，聲音是由振動產生的，說明這時振動是有所上升，只是起初不會表現明顯，而隨著時間的推移，這個干摩擦會導致出現滾珠或滾道表面損傷情況，進而造成振動持繼升高，最終導致引風機不能運轉。對于這種情況的處理方法是，通過聲音判斷或按固定周期及時補脂、換脂，在軸承還未出現滾珠或滾道表面出現麻坑、表層剝落現象之前，將隱患消除。

2.5 裂解爐引風機的基座問題引起振動上漲

某石化公司型號為Y4-73-1516Fl裂解爐引風機停機一段時間后，重新啟動時發現軸向振動值異常升高，引風機所在裂解爐框架晃動較大。該引風機為單側吸入的兩端支撐離心引風機，按以上故障原因分析排查，并做了相關的處理后，效果不明顯。最終在調整引風機基座與平臺彈簧支撐時發現振動值變化明顯，由此斷定，引風機基座與裂解爐框架平臺的安裝精度對引風機的振動影響較大。原因主要有2點：①引風機基座下方各彈簧支撐座的彈力發生了變化，導致引風機整體的水平度發生了變化，引風機在傾斜狀態運行，轉子會在軸向力和重力分量的相互作用下產生交變的軸向竄動，表現為軸向振動超標；②因各彈簧座彈力不均導致基座產生一定的扭曲，固定在基座的軸承座會間接帶動引風機葉輪兩端軸承發生不同心情況，進而引起振動值升高。

在引風機的檢修過程中，還應注意以下2點：①引風機軸承為鎖緊軸套固定，無定位臺肩，轉子在指向吸入側軸向力作用下相對軸承座發生了約10 mm竄動，導致葉輪與吸入導流筒的間隙變小，進而引起軸向力增大，軸向振動表現明顯；②吸入導流筒周圍的固定螺栓發生不均勻松動和脫落，導流筒本體有較多裂紋，致使葉輪與導流筒不同心、葉輪吸入口與導流筒間隙不均勻，最終導致一倍頻軸向振動異常。

3 結束語

引風機是裂解爐重要的動設備，對其故障的分析研究是避免相關事故，保證裝置長周期安全穩定運行重要措施。對于裂解爐引風機各種故障表現、原因進行分析，并提出一系列解決方案，以期降低裂解爐的突發故障率，保證裝置長周期安全穩定運行，為企業營造良好的運營環境。

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〔編輯 吳建卿〕