汽輪機組開機過程中振動故障分析及處理

聶孟杰

（山東東明石化集團中油公司設備處，山東東明 274500）

0 引言

汽輪機組的開機過程控制不善將會導致機組無法正常啟動，裝置無法繼續生產。開機過程控制顯得尤為關鍵，開機過程要嚴格按照操作規程進行，按要求進行暖管、暖機，按照升速曲線進行升速，才能確保機組一次開機成功。

1 故障現象

山東東明石化集團中油公司60萬噸/年催化裂化裝置背壓沖動式汽輪機組型號B1.8-3.43/1.1，由某汽輪機廠生產，額定轉速9822 r/min，離心壓縮機某壓縮機廠配套產品額定流量17 100 m3/h，2004年8月首次投用。由于該機組未設置暖機流程，所以歷次開機時轉速控制在1000 r/min以內進行低速暖機。

2018年5月7 日凌晨4：00汽輪機進行開機前的準備工作，按照操作規程（5～10）℃/min的速度暖管，當達到開機條件后，9:23：39開始低速暖機，首先全開中壓蒸汽入口閘閥（DN300）再打開主汽門，室內505調速器輸入500 r/min的信號，9:23:39現場機組開始啟動，至9:24:10轉速升至3565 r/min（該時間點機組振動值18.29 μm、17.78 μm），操作人員立即按下停機按鈕進行停機（按照操作規程要求在冷態開機時需500 r/min運行30 min），隨后和儀表人員進行溝通，505調速器為新更換設備，調速器正常，隨結合維修人員意見進行第二次啟機。室內給啟動信號機組啟動，9:30:40轉速迅速升至4738 r/min（該時間點機組振動值17.33 μm、18.25 μm）操作人員馬上按下停機按鈕進行了停機。

停機后聯系維修人員組織查看調速汽門，經現場確認判斷調速汽門有可能關閉不嚴，利用中壓蒸汽總閥付線閥（DN50）控制進汽輪機中壓蒸汽流量。然后關閉中壓蒸汽主閥門（DN300）打開付線閥（DN50）9:52:59室內給開機信號，9:54:14現場轉速升至 4224 r/min（該時間點機組振動值 27.24 μm、28.23 μm），馬上關小中壓蒸汽付線閥（DN50 mm）轉速下降至708 r/min（該時間點機組振動值19.20μm、18.21 um），之后按照升速曲線進行升速，至10:43:16轉速升至6069 r/min（該時間點機組振動值 35.68 μm、40.66 μm）,至 10:50:25 時轉速升至 7203 r/min 振動迅速升高至237.66 μm、238.38 μm且現場振動噪聲較大，室內馬上按下停機按鈕進行停機。

經過協商后決定打開汽輪機前后軸承進行檢查，約15:00打開軸承蓋發現軸瓦有輕微磨損（圖1），汽封齒有磨損痕跡（圖2），轉子上有磨損痕跡（圖3）。磨損之后產生高溫汽封體顏色呈深藍色。

2 處理措施

根據檢查情況分析轉子動平衡已受到破壞，需返廠做動平衡校正，維修人員立即拆卸轉子連夜返回制造廠進行維修。在制造廠做動平衡時當轉速達到1014 r/min時，振動已經很大，轉子動平衡嚴重破壞，進行配重做平衡（圖4）。

5月9日凌晨3:40轉子返廠維修完畢拉至現場進行安裝，同時對調速系統進行解體，發現飛錘有磨損痕跡（圖5），逐對汽輪機飛錘進行了修復。下午13:00安裝完畢進行暖管，至16:45生產上達到啟動條件，啟機后按照升速曲線升速，逐步調整至正常轉速，當轉速升至9000 r/min時振動值27.42 μm、29.89 μm，機組啟動正常，裝置按照開工程序開工。

圖1 軸瓦磨損情況

圖2 汽封磨損情況

3 故障原因分析

（1）調速系統泄漏量較大，當低速暖機時大量高溫蒸汽泄漏到機體內，轉子急速升溫并高速旋轉產生變形。由于該機組沒有暖機流程，所以在冷態開機時需500 r/min運行30 min，1000 r/min 運行10 min進行低速暖機，在前3次開機時均在短時間內達到約 4000 r/min，所以調速系統泄漏量大是汽輪機轉子變形機組振動大的主要原因。

圖3 轉子磨損情況

（2）該機組未設計暖機流程，在機組冷態啟動時容易發生機體或轉子升溫不均勻或升溫過快造成動、靜擦碰的情況。

（3）本次開機由于漏氣量大，轉速無法控制進行了多次調試多次開機多次停機，對機組開機也有一定的影響。

圖4 在制造廠做動平衡情況

圖5 飛錘磨損情況

4 防范措施

（1）機組冷態啟動時嚴格按照操作規程、開機步驟進行操作，按照升速曲線進行升速，低速暖機要達到暖機時間。按照表1要求的溫度和時間進行冷態、溫態、熱態、極熱態的不同啟動方法。

（2）機組在經歷多次開機多次停機過程中，轉子經歷高溫、低溫這種交替變化極易引起轉子變形，動平衡破壞。所以開機過程中要細致、謹慎，確保一次開機成功，避免頻繁啟停機組，對機組造成影響。

（3）開機過程中遇到問題要查清原因，弄清真相后再啟動設備，防止問題未查清就盲目開機。

（4）加強對操作人員的培訓，使其熟練掌握操作規程，嚴格按照操作步驟進行操作，增強出現問題后崗位異常情況處理的能力。