劉 海

（東營(yíng)市赫邦化工有限公司，山東 東營(yíng) 257091）

東營(yíng)市赫邦化工有限公司隸屬于山東?？苹ぜ瘓F(tuán)，目前燒堿生產(chǎn)能力為20萬(wàn)t/a（燒堿折百），環(huán)氧氯丙烷生產(chǎn)能力為3萬(wàn)t/a。氯氣和氯化氫兩種氣體均采用國(guó)產(chǎn)離心式透平機(jī)壓縮輸送，2013年投入運(yùn)行，目前狀況良好。

1 透平機(jī)規(guī)格型號(hào)（見(jiàn)表1）

表1 透平機(jī)規(guī)格型號(hào)

2 透平機(jī)的運(yùn)行情況

氯氣透平機(jī)共3臺(tái)，自2013年投用以來(lái)，安全平穩(wěn)運(yùn)行，軸振動(dòng)值小于10 μm，軸振動(dòng)趨勢(shì)平穩(wěn)。2017年10月因管程的循環(huán)水有個(gè)別堵塞現(xiàn)象，經(jīng)4 MPa高壓水清洗一二級(jí)氯氣冷卻器后，運(yùn)行月余，發(fā)現(xiàn)2#透平機(jī)的一級(jí)氯氣冷卻器在線pH值監(jiān)測(cè)儀的數(shù)值高報(bào)警。經(jīng)取樣復(fù)核pH值后，停機(jī)檢查，確認(rèn)是一級(jí)氯氣冷卻器出現(xiàn)滲漏問(wèn)題。接著對(duì)一二級(jí)氯氣冷卻器都進(jìn)行了更換新冷卻器。其他2臺(tái)氯氣透平機(jī)立即提報(bào)新氯氣冷卻器準(zhǔn)備待機(jī)更換。

氯化氫透平機(jī)最初采用了1臺(tái)，為4級(jí)壓縮（C8280A）。由于壓縮比相比較大，梳齒密封壓力有時(shí)易失衡，出現(xiàn)潤(rùn)滑油污染，導(dǎo)致酸值超標(biāo)等問(wèn)題。相比2級(jí)透平機(jī)的軸振動(dòng)值也稍大。

2015年考慮提高產(chǎn)能，新購(gòu)進(jìn)1臺(tái)4級(jí)氯化氫透平機(jī)（C8280B）。軸密封采用了新式的高低齒型梳齒迷宮密封設(shè)計(jì)，相比氯化氫透平機(jī)（C8280A）的直通形梳齒迷宮密封，更為可靠，使用效果非常理想。

3 運(yùn)行中所遇問(wèn)題和應(yīng)對(duì)措施探討

3.1 潤(rùn)滑系統(tǒng)的油質(zhì)必須有保證

透平機(jī)具有極高的轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)速為15 600～22 068 r/mim。必需對(duì)前后軸承、齒輪進(jìn)行潤(rùn)滑和降溫，并且透平機(jī)的軸承采用的是動(dòng)壓可傾多油楔滑動(dòng)軸承，只有潤(rùn)滑油注入才有承載能力，因此只有保證具有一定的壓力、流量、溫度的潤(rùn)滑油供給透平機(jī)，機(jī)組才能安全正常運(yùn)行。否則，滑動(dòng)軸承表面的較軟的巴氏合金軸瓦襯極易損壞。因此，安全平穩(wěn)運(yùn)行，其潤(rùn)滑品質(zhì)保證是關(guān)鍵。定期監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油的運(yùn)動(dòng)粘度、酸值、水分、機(jī)械雜質(zhì)等理化指標(biāo)是必要手段，不合格時(shí)一定要及時(shí)更換潤(rùn)滑油。尤其是酸值，當(dāng)梳齒迷宮密封的充抽氣失衡時(shí)，極易酸化污染潤(rùn)滑油。

3.2 臨界轉(zhuǎn)速的影響問(wèn)題

由于在一階臨界轉(zhuǎn)速和二級(jí)臨界轉(zhuǎn)速之間運(yùn)行，其轉(zhuǎn)速為15 600～22 068 r/min，透平機(jī)的轉(zhuǎn)子屬于撓性軸。轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子各微段的質(zhì)心不可能?chē)?yán)格處于回轉(zhuǎn)軸上，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)橫向干擾，在某些轉(zhuǎn)速下還會(huì)引起系統(tǒng)強(qiáng)烈振動(dòng)，這種情況下的轉(zhuǎn)速就是臨界轉(zhuǎn)速。也就是說(shuō)，當(dāng)開(kāi)機(jī)運(yùn)行或停機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速必然會(huì)經(jīng)過(guò)一級(jí)臨界轉(zhuǎn)速，比時(shí)振動(dòng)肯定要加劇，但只要迅速通過(guò)去，由于軸系阻尼作用的存在，一般不會(huì)造成破壞。理論上來(lái)說(shuō)，應(yīng)盡量減少透平機(jī)的開(kāi)停次數(shù)。

3.3 備用狀態(tài)時(shí)定期盤(pán)車(chē)，但需注意避免滑動(dòng)軸承干磨

因?yàn)槭莿?dòng)壓滑動(dòng)軸承，其表面是一層較軟的巴氏合金軸瓦襯，若直接進(jìn)行盤(pán)車(chē)，肯定會(huì)磨損軸瓦襯，久而久之會(huì)縮短軸承壽命。因此，盤(pán)車(chē)時(shí)應(yīng)注意首先啟動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，使滑動(dòng)軸承處于充分潤(rùn)滑狀態(tài)再盤(pán)車(chē)，可避免滑動(dòng)軸承上的巴氏合金的磨損。

3.4 透平機(jī)停機(jī)后應(yīng)注意及時(shí)輸走局部的熱量

當(dāng)停機(jī)時(shí)，應(yīng)使齒輪油泵繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)10～15 min，使?jié)櫥到y(tǒng)繼續(xù)循環(huán)，使得轉(zhuǎn)動(dòng)部件得到充分的冷卻，否則，會(huì)導(dǎo)致滑動(dòng)軸承表面局部高溫，生成大量積炭的現(xiàn)象。

3.5 透平機(jī)的級(jí)間冷卻器滲漏問(wèn)題

采用無(wú)壓回水方式是非常有必要的，若發(fā)生滲漏時(shí)，因氣體介質(zhì)側(cè)的壓力高，會(huì)泄漏向低壓的循環(huán)水中，而不會(huì)漏向工藝管道和透平機(jī)中導(dǎo)致設(shè)備事故。由于循環(huán)水中氯根較高（約 200×10－6），其管程的循環(huán)水側(cè)做TH99設(shè)備內(nèi)防腐涂料處理，但了解到多數(shù)用戶發(fā)現(xiàn)其安全壽命一般是四五年。實(shí)際使用壽命應(yīng)該與氯中含水或氯化氫中含水控制指標(biāo)有直接關(guān)系。

若遇更換新級(jí)間冷卻器，氯氣或氯化氫氣體中的含水指標(biāo)要求又非常高，吹掃水分、灰塵和鐵銹等非常重要。使用常溫氣體吹掃，則冷卻器中水分不易完全吹除，可以考慮利用透平機(jī)進(jìn)行吹掃，即將透平機(jī)的每一級(jí)進(jìn)口都開(kāi)放，從大氣環(huán)境中吸氣，經(jīng)吸入葉輪壓縮之后，氣體體積變小，同時(shí)溫度升高了，因熱空氣吹掃水分的效果更佳。

3.6 原料氣純度不高的問(wèn)題

由于透平機(jī)是高速運(yùn)轉(zhuǎn)，靠離心力使氣體物料產(chǎn)生重力做功，當(dāng)原料氣純度不高時(shí)，或者摻入的其他氣體重度相比較小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致透平機(jī)的出口壓力偏低的現(xiàn)象。

3.7 喘振的發(fā)生時(shí)機(jī)和影響現(xiàn)象

喘振是離心式透平機(jī)特有的缺點(diǎn)。喘振現(xiàn)象從物理角度看是一種低頻、高振幅的氣流壓力脈沖。這種具有一定能量的氣流脈沖使氯氣離心式透平機(jī)高速轉(zhuǎn)子失穩(wěn)、振動(dòng)加大，嚴(yán)重時(shí)發(fā)出轟鳴聲和嚴(yán)重的噪音，同時(shí)機(jī)身強(qiáng)烈振動(dòng)，出口壓力、電流劇烈波動(dòng)，若在喘振工況下持續(xù)工作，那么產(chǎn)生的后果是十分危險(xiǎn)的。但也可以看出喘振流量是最小流量（即出口壓力接近其最大升壓時(shí)）。常見(jiàn)喘振均發(fā)生在大幅度減量生產(chǎn)和管網(wǎng)中壓力突高，也就是小流量運(yùn)轉(zhuǎn)和透平機(jī)的排氣壓力小于管端壓力時(shí)。因此在實(shí)際運(yùn)行中，防止透平機(jī)進(jìn)入小流量工況下運(yùn)轉(zhuǎn)是關(guān)鍵。必須設(shè)置防喘振自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，當(dāng)發(fā)生喘振能夠快速打開(kāi)回流閥以補(bǔ)充進(jìn)氣氣量，以免傷害透平機(jī)。

3.8 軸振動(dòng)數(shù)值形成趨勢(shì)圖非常重要

高速轉(zhuǎn)子的運(yùn)行狀態(tài)直接體現(xiàn)了透平機(jī)的運(yùn)行狀況，所以軸振動(dòng)是透平機(jī)運(yùn)行最關(guān)鍵的一個(gè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。軸振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)儀一般是采用渦流探測(cè)儀，非直接觸性的探測(cè)，所以是一種相對(duì)值，而非絕對(duì)值。利用信息化技術(shù)形成電子趨勢(shì)圖，對(duì)于機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性分析具有很大的意義。

3.9 軸封的可靠性問(wèn)題

因透平機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，軸封裝置采用的是梳齒迷宮密封，即非摩擦型密封，所以迷宮密封與軸之間仍有一定的微小間隙。梳齒迷宮密封僅為一段阻力極大的流道，為有效阻止氯氣或氯化氫氣體的泄漏，采用了抽、充氣相給合的形式。其機(jī)能是：含濕量小于100×10－6的干燥空氣或氮?dú)饨?jīng)充氣室自控閥門(mén)以約1 500 mmH2O壓力進(jìn)入迷宮密封室中，而泄壓室又經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制在－50 mmH2O壓力。這樣密封氣進(jìn)入密封室后，一部分沿密封泄入大氣，另一部分則流向泄壓則，確保氯氣或氯化氫氣體的可靠密封。透平機(jī)在停車(chē)時(shí)，為防止潮濕空氣進(jìn)入機(jī)組或因機(jī)組出口閥關(guān)閉不嚴(yán)，造成氯氣或氯化氫氣體的泄漏。因此在停機(jī)時(shí)，也不應(yīng)關(guān)閉氣封。從C8280AB氯化氫透平機(jī)的軸封使用效果對(duì)比，高低齒梳齒迷宮密封比傳統(tǒng)的直通形梳齒迷宮密封具有更可靠的密封效果。

3.10 酸霧夾帶的問(wèn)題

雖然氯氣或氯化氫氣體經(jīng)過(guò)干燥后，再進(jìn)入酸霧捕集器，捕集效果良好（所有1 μm以下霧粒的捕集效率為99．3%）。但在運(yùn)行約4年時(shí)拆檢透平機(jī)進(jìn)出口，發(fā)現(xiàn)有干態(tài)的酸泥物質(zhì)附著在透平機(jī)的葉輪上。物料介質(zhì)中可能含有很微量的酸泥，經(jīng)過(guò)日積月累造成了沉積附著，應(yīng)及時(shí)清理維護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

國(guó)產(chǎn)透平機(jī)制造技術(shù)在逐步走向成熟化，運(yùn)行穩(wěn)定性已大大提高。良好潤(rùn)滑是關(guān)鍵，其級(jí)間冷卻器采用無(wú)壓回水，且定期更換新級(jí)間冷卻器是透平機(jī)安全的重要保障。依據(jù)其工作原理，正確操作使用，提前做好預(yù)防和預(yù)測(cè)性維護(hù)，可達(dá)到長(zhǎng)效安全穩(wěn)定的生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)。