煙機輪盤溫度控制失效分析與對策VIP

煙機輪盤溫度控制失效分析與對策曹峻摘要：煙氣輪機是催化裂化裝置，針對本次振動實例，通過在線監(jiān)測系統(tǒng)對煙機工況進行故障診斷，采取優(yōu)化措施，并據(jù)此指導停機檢修和開機投運工作。關鍵詞：煙氣輪機；振動；故障診斷；對策煙氣輪機是催化裂化裝置的關鍵設備和重要節(jié)能設備，其工況好壞直接影響到裝置的安穩(wěn)長運行和能耗指標。煙機輪盤溫度超高，會造成材料機械性能降低，輪盤、葉片等部件的額外膨脹增加，甚至動靜部分間隙減小導致摩擦；優(yōu)化輪盤溫度控制，適量的冷卻蒸汽即可阻止煙氣進入輪盤，避免催化劑粉塵堆積，又可達到節(jié)能目的；輪盤溫度控制不平穩(wěn)、盤溫升降幅度變化大，還會引起煙機軸系振動劇烈波動。1機組概況1.1機組布置300萬噸/年催化裝置煙機機組采用煙氣輪機—軸流主風機—齒輪箱—電動/發(fā)電機的三機組配置方案。煙機為西安航空發(fā)動機公司產(chǎn)品，型號TP11-160，軸流壓縮機為陜西鼓風機廠產(chǎn)品，型號AV71-11，電動/發(fā)電機型號YCH710-4，配套鄭州機械研究所的平行軸雙斜齒、雙圓弧形齒輪箱，型號GH530。1.2煙機主要結構特點TP11-160型煙氣輪機是西航公司開發(fā)的民用產(chǎn)品，為軸向進氣垂直向上排氣，主要由進氣殼體組件、排氣渦殼組件、轉子組件、軸承座組件以及底座等六大部分組成。轉子采用單級懸臂結構。軸端密封為帶三檔氣封的迷宮式軸封體，分蒸汽封嚴環(huán)和空氣封嚴環(huán)。煙機結構見圖1。圖1煙機結構簡圖1.3煙機輪盤溫度控制原理為降低輪盤和葉片的工作溫度，穿過進氣殼和內(nèi)導流錐體有兩根對稱的冷卻蒸汽管，向輪盤前冷卻腔內(nèi)通入適量的蒸汽進行冷卻。冷卻蒸汽控制閥組分兩路，一路用于正常工況，由溫控閥TV1471控制輪盤溫度在350℃左右；另一路用于二次燃燒工況，由溫控閥TV1472控制煙氣入口溫度不大于700℃。兩個控制閥組后合并為一根管線后再分為DN65和DN50的兩個支管，蒸汽通過導流錐噴入輪盤冷卻腔體。2故障描述裝置檢修后煙機機組投運，開機初期輪盤溫度按開機步驟緩慢上升，裝置負荷正常后，輪盤溫度按335℃控制時冷卻蒸汽量≥2000kg/h，較停機前蒸汽量1500kg/h增大很多。而后蒸汽量逐漸增大至滿量程（≥3000kg/h），輪盤溫度測點TE1471也繼續(xù)升高，由335℃逐步到370℃，最高390℃圖2煙機輪盤溫度-冷卻蒸汽量趨勢圖3故障分析3.1主因確定越不能真實反映冷卻腔內(nèi)蒸汽溫度。同時在對熱偶套管安裝深度進行調整時，套管有微量彈出且受壓無法復原，溫度升至490℃，決定停機檢修4檢修情況及措施煙機停運解體檢修，檢查發(fā)現(xiàn)了熱偶套管保護管裂紋、熱偶套管深度不夠、氣封座與導流錐配合間隙增大等問題，采取了相應措施。4.1熱偶套管保護管裂紋進氣道內(nèi)導流錐上方測溫熱偶套管外的保護管破裂，高溫煙氣可由此漏入加熱熱偶套管，以及被抽入輪盤冷卻腔室，造成輪盤溫度TE1471實測溫度高。對該保護管進行打磨、補焊、檢測。如圖5、圖6所示。圖5保護管修復前圖6保護管修復后4.2熱偶套管位置調整輪盤溫度TE1471實測的應是冷卻腔內(nèi)蒸汽溫度，套管探頭離輪盤盤心越近（即外伸長度越長），測點受輻射、傳導熱影響越小，測量溫度越低。另外套管探頭與定位蓋板減少接觸面，可以大幅減小傳導熱影響。檢修中對熱偶套管加長10mm，對套管探頭伸出處的冷卻腔室蓋板孔徑擴大，降低蓋板傳導熱對溫度測量影響。檢修前后套管探頭位置如圖7、圖8、圖9所示。圖7檢修前套管探頭位置圖8蓋板自板厚1/2處擴徑圖9檢修后套管探頭位置4.3氣封座與導流錐配合間隙調整靜葉環(huán)組件拆除后發(fā)現(xiàn)氣封座與導流錐體兩者之間止口間隙達4mm（直經(jīng)間隙），煙氣自該處也能漏入輪盤冷卻腔室，造成腔內(nèi)溫度高。因金加工設備有限無法對導流錐密封