付長虹

（內(nèi)蒙古呼和浩特石化公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000）

1 故障經(jīng)過

1.1 機組簡介

圖1

風機型號為 AV56-13。進氣壓力0.0879 Mpa(A)、出口壓力0.41 MPa(A)、額定軸功率8200kw、額定轉(zhuǎn)速5868rpm。

1.2 自保連鎖報警設(shè)置情況

按照設(shè)計，機組連鎖停機項目包括：潤滑油壓力過低、機組位移過大、機組超速、機組連續(xù)逆流四項內(nèi)容。振動過大設(shè)計不帶停機連鎖，只發(fā)出報警信號。當機組振動值≥87μm 的情況下，發(fā)出機組振動大報警；當振動值≥105μm 的情況下，發(fā)出機組振動過大報警，由操作人員實施停機操作。

1.3 故障前檢修內(nèi)容

本次檢修主要工作內(nèi)容是軸流風機部分進行風機轉(zhuǎn)子修復后回裝、靜葉承缸修復后回裝、軸瓦調(diào)整、軸系找正、靜葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)整定等工作，煙機部分進行轉(zhuǎn)子更換、軸瓦調(diào)整等工作。

1.4 故障發(fā)生前后的具體過程

2008年5月24日12 時54 分，催化裂化軸流風機突然振動大漲，超過了105μm 的報警上限，最大達到170μm。緊接著主風機連鎖停機。事故后，呼和浩特石化公司迅速與軸流風機制造廠家聯(lián)系。要求廠家派人到現(xiàn)場。5月25 號在廠家人員的指導下，解體風機。發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子葉片，靜葉損毀嚴重。下面就本次開機前后過程進行簡單回顧。

圖2 事故發(fā)生后轉(zhuǎn)子照片

本次機組檢修是由于2008年3月25日軸流風機轉(zhuǎn)子葉片斷裂損毀后，經(jīng)過陜西鼓風機廠全面檢查修復后，進行修復安裝的。整個的安裝調(diào)試工作都是在陜西鼓風機廠技術(shù)人員指導確認下完成的。時間從2008年5月9日轉(zhuǎn)子到場，5月22日完成全部安裝工作。5月23日開始進行機組修復后72小時運行考核工作。

三機組開機及切換過程如下：

2008年5月23日10：00 引煙氣暖機煙機升速，23日 17：00 煙機轉(zhuǎn)速5400rpm 電機合閘，風機提負荷提壓力進行機組切換，23日 23：27 機組切換完畢。23日23：48 風機提負荷靜葉由 56.8 °開至 68.9 °，24日 0：10 靜葉由 68.9 °開至 74.2 °，0：25 靜葉由 74.2 °開至 77.3°，0：50 靜 葉 由77.3 °開至 78.6 °,01：19 靜葉由 78.6 °關(guān)至 76.4 °。

三機組切換完畢后，反應崗位調(diào)整操作，再生器壓力23日23：27 從0.17Mpa 至24日0：27提至0.23MPa 以后一直控制在0.23MPa。反應溫度一直控制在500℃左右。提升管進料量一直控制在110T/H。再生器主風量FI2001A 23日23：05 顯示 8500NM3/H，23：30 顯示 105000NM3/H，23：50 顯示 112000NM3/H，24日 0：11 顯示116000NM3/H，直至 24日 12：54(主風機時鐘顯示比DCS 時鐘快10 分鐘)下降為0NM3/H。

2 原因分析

2.1 在葉片上存在裂紋性缺陷

圖2為發(fā)生斷裂事故后的轉(zhuǎn)子圖，從圖中可以看出第7 級葉片全部斷裂，其余2、3、4、5、6、8 級葉片發(fā)生不同程度的塑性變形，這主要是由于7 級斷裂后的葉片對其余葉片的撞擊所至。

圖 3(a)、(b)所示為 7 級葉片斷裂后，部分葉片的根部照片。從照片可以看出，裂口左邊存在被氧化的痕跡，右邊斷裂區(qū)較平滑，具有脆性斷裂的特征。由于機組只運行了13 個小時，從裂紋特征可以推斷，在這次運行之初，動葉上就已經(jīng)存在裂紋。根據(jù)《AV56－13 軸流壓縮機轉(zhuǎn)子、承缸返廠修復技術(shù)協(xié)議》，要對轉(zhuǎn)子全部動靜葉片進行磁粉探傷檢查。檢查報告制造廠沒有提供。但是陳舊裂紋的存在，是檢修不完全的結(jié)果，因此這部分后果因該由制造廠來負。

圖3 葉片斷口圖

2.2 轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)過程可能存在碰磨現(xiàn)象

根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，機組啟車運行后，出現(xiàn)了三次比較大的振動，直到最后停機。圖4 所示為風機剛剛達到工作轉(zhuǎn)速時的波形及頻譜圖，從圖中可以看出，二倍頻信號越占同頻信號的1/3，同時出現(xiàn)分頻振動，雖然不是很大。圖5 為此時的軸心軌跡，在煙機側(cè)的軸心軌跡為正進動，增速箱側(cè)的軸心軌跡為反進動，并且軸心軌跡為不規(guī)則的圓形。以上種種現(xiàn)象表明，根據(jù)目前能夠收集到的材料看，此時轉(zhuǎn)子煙機側(cè)和增速箱側(cè)可能存在碰磨故障。

圖6 所示為在第一次振動突增時的波形及頻譜圖，從圖中可以看出，測點2025 出現(xiàn)倍頻分量和同頻分量，測點2026 的倍頻振動已經(jīng)和同頻振動接近相等，通過圖7(a)可以看出，此時該處的軸心軌跡為正“8”字形，出現(xiàn)比較明顯的磨碰跡象。從圖6(c,d)可以看出，此時的增速箱側(cè)的測點處的頻譜信號中，出現(xiàn)較豐富的高次諧波，圖7(b)所示的該處的軸心軌跡也表明了，此時的轉(zhuǎn)子的磨碰現(xiàn)象加劇。

圖4 原始波形及頻譜

呼石化公司催化裂化裝置主風機組采用煙氣輪機——軸流風機——變速器——電機三機組型式的布置形式。煙機、軸流風機在高速端。電機在低速段。配置方式如下圖-1。

圖5 原始軸心軌跡（0:22'14''）

圖7 軸心軌跡(1:32'15'')

圖8 波形及頻譜(6:18'04'')

圖9 軸心軌跡(6:18'04'')

圖10 波形及頻譜(12:54’02”)

圖11 軸心軌跡 (12:54’02”)

圖8 所示為第二次振動突變時的波形及頻譜圖，其信號特征同第一次振動突變，只是此時的軸心軌跡為內(nèi)“8”字形。

圖10 所示為轉(zhuǎn)子停車前的波形及頻譜圖，從此圖可以看出，除了轉(zhuǎn)子存在比較高的同頻信號外，轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了較高的低頻振動。由于低頻振動實際上是轉(zhuǎn)子的整體“甩轉(zhuǎn)”，因此現(xiàn)場機組的振動非常劇烈，極具破壞性。這也是造成缺陷葉片斷裂的主要原因。圖11 所示的軸心軌跡看，此時的振動為內(nèi)“8”字形。煙機側(cè)為反進動，增速箱側(cè)為正進動。

3 總結(jié)

3.1 間隙問題

根據(jù)故障前的檢修數(shù)據(jù)，下列數(shù)據(jù)超出了標準允許的范圍：徑向軸承側(cè)隙（排氣端）0.25mm（標準值為：0.32～0.35）徑向軸承側(cè)隙(進氣端)0.16mm（標準值為0.32～0.35）低于標準值,并且檢修后的數(shù)值經(jīng)過制造廠同意。小間隙可能會導致機組的碰磨，這將會引起機組振的自激振動，從而加劇了振動故障。

3.2 裂紋問題

從7 級部分葉片斷裂后的根部照片可以看出，裂口左邊存在被氧化的痕跡，右邊斷裂區(qū)較平滑，具有脆性斷裂的特征。從裂紋特征可以推斷，在這次運行之初，動葉上就已經(jīng)存在裂紋。從機組的振動趨勢上看，存在葉片分幾次斷裂的可能，因此，也可能在葉片的中部存在裂紋等缺陷，由于沒有已經(jīng)斷裂的葉片做分析，目前只能推斷該方面的問題。