降失水剂第3期2 2221年5月
中2氮2肥
M-2ized Nitrogenous Fertilizer Progress
Nu8
May2221
我欋欋欋欋欋欋欋欋氠
i化工设备i
吕云辉，李代富，李维特，张晓广，赵忠武
（呼伦贝尔金新化工有限公司，内蒙古呼伦贝尔461545）
［摘要］呼伦贝尔金新化工有限公司36004m3/h空分装置空气压缩机组汽轮机在2416年7月8日的停车过
程中，出现汽轮机振值高联锁跳车。经原因分析与排查，确认本次联锁跳车事故是高压蒸汽中外来异物（如焊渣、铁丝、滤网残渣）击穿汽轮机入口滤网、滤网残渣进入蒸汽室引起转子动、静部件发生严重摩擦所致。采取更换新滤网、更换备用转子、焊接处理蒸汽室壳体冲刷严重部位（蒸汽室无事故备件）等处理措施后，系统重启，截至2420年6月中旬汽轮机已连续平稳运行约334d。同时，通过总结事故的经验教训，提出相应的改进建议。 ［关键词］空气压缩机组；汽轮机；振值高联锁跳车；原因排查；处理措施；改进建议毛豆剥壳机
［中图分类号］TK268+1［文献标志码］B［文章编号］1044-9932（2421）43-0448-43
1概述
呼伦贝尔金新化工有限公司36002m5/h空分装置空气压缩机组由空压机、汽轮机、增速箱和增压机组成，采用一拖二的形式（汽轮机同时驱动空压机和增压机）。其中，空压机和增压机由陕鼓设计制造，增速箱由台朔设计制造，汽轮机（高压凝汽式）由杭州汽轮机股份有限公司引进德国西门子技术设计制造。
空压机组汽轮机型号HNKS52/71/32；设计进汽压力/9~9.6MPa（A）、正常工况进汽压力9.2MPa（A），排汽压力2.212MPa（A）；设计进汽温度522〜532C、正常工况进汽温度
［收稿日期］2626-05-18［修稿日期］2526-57-06
［作者简介］吕云辉（185—），男，甘肃礼县人，化工机械工程师。
尾气作为贮罐气无动力氨回收系统的补充动力源，无动力氨回收系统尾气（主要为H2、CH、N）再经尾气回收系统除氨后并入天然气总管用作转化系统原料气。本技改投资较小，技改后尾气回收系统运行安全、稳定，节能减排效益显著一一年增产合成氨约8002i、同时解决了合成氨尾气的排放问题，实现了合成氨装置的清洁525C，排汽温度54C；转速512r/min（正常工况/额定工况），一阶临界转速2了。/r/min；耗汽量88t/h，额定功率29987kW、正常工况功率2561kW。
2汽轮机振值高联锁跳车事故简况
空分装置空压机组汽轮机于2210年6月23日停车进行年度计划检修，主要进行了轴承使用情况检查、相关数据测量、轴承接触检查、汽缸洼窝中心检查与对中等，并于2210年7月5日重启，机组运行正常。2210年7月8日因热电装置2#锅炉外送蒸汽大阀阀体出现裂纹需紧急停车处理，当日20：53空压机组停车过程中，汽轮机进、排汽侧轴颈振值突然异常上涨，汽轮机振值高联锁跳车— —ITCC显示4个测点振值均涨至14»m、S1显示约258pjnpp（报警值为50pnpp，联锁值为75»mpp）。随即，我们进生产，可为业内提供一些参考和借鉴。
［参考文献］
J］林玉波.合成氨生产工艺［M］.北京：化学工业出版社，2006：2/2-2/3.
［2］吴萍，汪宇安.全国中氮情报协作组第1次技术交流会论文集：浅析合成氨尾气的回收及利用［C］.西安：《中氮肥》编辑部，2050：15-15.
第3期吕云辉等：空压机组汽轮机振值高联锁跳车原因分析及处理-34•
行了全面的原因分析及排查，当机立断对汽轮机进行揭盖大修，最终确定了引起机组跳车的原因，并进行了处理，保证了机组的正常运行。
3原因分析与排查
引起汽轮机产生振动的因素较多，如装配、松动、对中、汽流激振、偏心、摩擦、动平衡及工艺等方面。据近年来对空压机组汽轮机的检修情况，不断缩小诱因查范围，最后将分析与排查的重心集中到了以下几个方面。
3.1仪表探头故障
现场检查测振探头无松动现象，对测振探头用万用表进行校验检查，测振探头状况良好。因此，可排除仪表探头故障这一因素。
3.2联轴节故障
通过前期中修及本次大修检查，联轴节、膜片、螺栓使用情况良好，并未发现异常，轴间距及膜片预拉伸量等数据合格。因此，可排除联轴节故障这一因素。
3.3润滑油品质
对2210年1—0月空压机组汽轮机润滑油（昆仑润滑油L-TSA44）月度检验报表进行抽查，润滑油的粘度、闪点、酸碱值、水分和机械杂质含量均合格，并未发现异常。因此，可排除润滑油品质不良这一因素。
3.4对中不良
由对中不良引起的特征频率为2倍频，查阅频谱图，并没有发现有关的明显特征。因此，可排除对中不良这一因素。
3.2汽流激振
汽流激振典型的故障现象是其频率以1/2倍频分量为主，但在频谱图上并未出现1/2倍频的分量成分。因此，可排除汽流激振这一因素。
3.6轴承系统故障
轴承系统故障振动原因较多，如支撑系统松动、轴承间隙不符合要求、油膜涡动等。经仔细 检查，确认轴承可倾瓦块活动灵活，瓦枕与轴承座接触良好，装配情况较好，轴承座未见异常，轴承间隙也符合设计要求（2.32-2.00mm）。因此，可排除轴承系统故障这一因素。
3.2偏心
检修复测数据时，我们发现转子与前、后轴承座及转子与前、后汽缸的同心度均与设计值不符：转子比前轴承座中心高2.01mm，转子比后轴承座中心高2.22mm；转子比前汽缸中心高2.285mm，转子比后汽缸中心高2.345mm。从复测数据上看，怀疑转子与前、后轴承座及转子与前、后汽缸偏心可能是导致汽轮机振值偏高的原因之一。但将2210年6月停车中修时汽轮机转子与前、后轴承座及转子与前、后汽缸的同心度数据进行对比，发现与2210年7月联锁跳车时数据相差不大。因此，可排除偏心这一因素。
3.8动、静部件摩擦
若汽轮机转子的动、静部件碰磨，转子1倍频提纯轴心轨迹图上将会观察到“反进动”现象。经查，轴心轨迹图显示转子进动方向与旋转方向相反，为“反进动”；另外，在汽轮机手动盘车时用听针也听到了机组内部摩擦的声音。因此，可判断机组转子的动、静部件摩擦是引起汽轮机振动增大的主要原因之一。
汽轮机停车过程遵循“先降压，再降速”的原则，经查，机组降压已完成、降速过程中才出现转子轴颈振值突然增大而跳车。由振幅公式A=F/a、F=F）+F2+F5（式中：4—振幅, F—力」一刚度，F）—转子的转动力，F1—气动力，F5—外力）可知，转子的转动力F）、气动力F2、刚度、不变的情况下，只有在外力的作用下才会引起转子轴颈振幅A增大，而这个外力很有可能就是摩擦力。
2210年7月17日，空压机组汽轮机揭盖大修发现：蒸汽室壳体及喷嘴冲刷严重，蒸汽室喷嘴由南至北编号为1#-10#，其中2#、3#、5#、6#喷嘴冲刷最为严重，1#~3#喷嘴上部密封梳齿部位冲刷宽度约13mm、深度约10mm,4~0#喷嘴上部密封梳齿部位冲刷宽度约20mm、深度约12mm,6~5喷嘴上部密封梳齿部位冲刷宽度约10mm、深度约5mm,—喷嘴上部密圭寸梳齿部位冲刷宽度约2mm、深度约1.5mm12* ~11#喷嘴上部密封梳齿部位冲刷宽度约10mm、深度约2.5mm,12*喷嘴上部密封梳齿部位冲刷宽度约5mm、深度约2mm；一段、二段、三段导叶持环密封齿断裂；转子高压级（1~5级）叶轮围带冲刷磨损、密封齿断裂；入口滤网损坏严重，且在汽缸缸体内发现较多焊渣、铁丝、滤网残渣。最终可以确认，汽轮机转子动、静部件摩擦是其轴颈振值增大而致机组联锁跳车的主要
-50-中氮肥第3期
原因。
综上所述，高压蒸汽中外来异物（如焊渣、
铁丝、滤网残渣）击穿入口滤网，滤网残渣进
入蒸汽室导致转子动、静部件发生严重摩擦，是
牙科涡轮机导致空压机组汽轮机轴颈部位振值异常升高而联
锁跳车的主要原因。
4处理措施及效果
（1）更换新滤网，更换备用转子。
（2）蒸汽室没有事故备件且新备件制造周
期较长（约6个月），因生产任务较重，决定对
蒸汽室（材质ZG17CrtMo，其化学成分见表1、
力学性能见表2）壳体冲刷严重部位予以焊接处
理。虽然蒸汽室在焊接后的运行过程中可能存在
蒸汽冲刷焊接部位脱落的风险，但通过对蒸汽室
用材进行化学成分分析、力学性能综合评估以及
咨询厂家后，认为其风险可控，于是对蒸汽室冲
表1蒸汽室、喷嘴用材及焊丝（条）PP-H13CrM°A、PP-R377的化学成分表%项目C Ma Si S P Cr Mo Ni V Cs
蒸汽室（ZG17CrtMo） 2.〜2.20 2.62〜402 2.32〜2.52W2.23W2.23 2.36〜2.45 2.70〜2.92套管挤压
喷嘴(2Crt2MoV) 2.15〜2.20 2.52〜420W2.52W2.23W2.23512.02-13.02W2.622.〜2.40
PP-H13CrMoA焊丝 2.1〜2.152.40〜2.522.1〜2.35W2.23W2.23 2.59〜4122.40〜2.52W2.32W2.20 PP-7309焊条W2.19 2.52〜402W2.52W2.23W2.2359.52-10.02 2.59〜402 2.40~42.20〜2.40表2蒸
汽室、喷嘴用材力学性能
项目抗拉强度
（o-b）/MPa
屈服强度
（crs）/MPa
延伸率
（（）/%
断面收缩率
（0）/%
二硫化物冲击韧性
(aQ/J•cm-
蒸汽室（ZG10CaMu）712~727552-5702263~6962~81
喷嘴(2Crl2MoV)N835N685N32
采取上述措施完成检修后，空压机组汽轮机于2012年5月15日进行了试车，除轮室压力偏高（设计值5.2MPa，实际值4.8MPa；检修前运行值5.0MPa）、机组能耗高、效率低外，各项参数均符合设计要求，S1显示汽轮机进、排汽侧轴颈振值分别稳定在1pnpp和25fimpp 之内（报警值50i mpp，联锁值75i mpp），运行状况较好。截至2020年6月中旬，空压机组汽轮机已连续运行约334d，机组运行比较平稳。
5遗留问题及改进建议
蒸汽室、一段导叶持环因没有事故备件未更换，尤其是蒸汽室补焊部位可能存在冲刷脱落的风险，已计划在空分装置大修时予以彻底处理。
总结本次事故的经验教训，前系统高压蒸汽管网、阀门等检修后，一定要进行吹扫、打靶，刷严重部位打磨后使用PP-HDCrMoA焊丝氩弧焊打底、PP-R305焊条进行补焊（PP-H13CrMoA 焊丝和PP-R305焊条的化学成分见表1），打磨修复并着检查无缺陷后复位。PP-H13CrMoA 是425%Cr-O.5%Mo珠光体耐热钢用镀铜埋弧焊丝，焊接工艺性能优良，电弧燃烧稳定、脱渣容易，焊缝成型美
观，具有优良的抗裂性能和较高的抗低温冲击性能；PP-R345焊条是低氢钠型药皮、含46%Cr-0.5%Mo的珠光体耐热钢焊条，采用直流反接，短弧操作，可进行全位置焊接。
（3）对于喷嘴（材质2Crt2MoV，其化学成分见表1、力学性能见表2）及轻刷部位，因考虑到马氏体不锈钢在焊接过程中极易出现裂纹，因而不予焊接，只作打磨倒钝处理。
（4）一、二、三段导叶持环断裂的密封齿予以清理。
（5）旧转子外送返厂修复。
形成标准化作业程序，吹扫、打靶合格后方可进行蒸汽外送。另外，空压机组汽轮机入口蒸汽滤网结构设计不合理，该滤网为整圈缠绕型滤网，任何一圈出现裂纹或有其他缺陷，势必会造成整个滤网散架而引发事故，建议改进滤网型式（已与杭州汽轮机股份有限公司进行了协商，以后考虑改型），以延长滤网的使用寿命；在滤网改进之前，每年须对空压机组汽轮机入口蒸汽滤网情况进行全面检查（如裂纹情况、滤筒螺栓点焊部位情况等），并着探伤合格后方可使用。
［参考文献］
［5］韩捷，张瑞林，等.旋转机械故障机理及诊断技术［M］，北京：机械工业出版社，1995.
［0］韩清凯，于晓光.基于振动分析的现代机械故障诊断原理及应用［M］.北京：科学出版社，2215.
吸湿剂［3］杨建刚.旋转机械振动分析与工程应用［M］.北京：中国电力出版社，2255.
3］许德珠.机械工程材料：第2版［M］.北京：高等教育出版社，2025.
［3］朱张校，姚可夫.工程材料：第5版［M］.北京：清华大 学出版社，2215.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议