通过状态监测系统对烟机振动原因分析及改造
E-138型烟气轮机故障的诊断
故障诊断石油和化工设备图1 振动趋势图图2 机组监测概貌图E-138型烟气轮机故障的诊断刘晖1,2，屈双军1,2，杨俊1,2（1.中国石油渤海装备兰州石油化工装备分公司， 甘肃 兰州 730060）（2.甘肃省炼化特种装备工程技术研究中心， 甘肃 兰州 730060）[摘 要]本文阐述了应用状态监测和故障诊断技术对某炼厂E-138型烟气轮机的振动异常进行的分析与诊断，找出了故障原因并提出消振措施，使该烟气轮机的振幅下降，正常运行。
[关键词] 烟气轮机；故障诊断；降低振幅作者简介：刘晖（1967—），男，湖南隆回人，大学本科，工程师。
在中国石油渤海装备兰州石化装备分公司工作。
烟气轮机是炼油厂重油催化裂化装置能量回收的关键设备，它的运行情况直接关系到装置的运行周期和能耗水平。
烟气轮机作为主风机组的驱动设备，对其健康状态的依赖程度越来越高。
在设计、制造、安装、运行、工艺操作等环节稍有不当，都会造成设备在运行时发生故障。
大部分故障表现出的征兆是转子径向振动超标。
本文利用状态监测和分析系统，及时分析了烟机振动超标原因，提出了消振措施，为烟机的日常运行管理和检维修提供了决策依据。
1 故障现象国内某炼厂重催装置主风机组完成大检修后，E-138型烟气轮机组于2020年11月9日开机。
开机后，随着入口蝶阀开度的增大，烟机联轴器侧的两个通道振幅随之增大。
截至12月25日，联轴器侧振幅由开机后38μm逐渐增加到68μm。
但轮盘侧两个通道振幅比较理想，振幅约27μm，波动值约3μm。
如图1所示。
经过现场问询，烟机在检修期间更换了联轴器端径向支持轴瓦，轴颈127mm，轴瓦间隙0.17mm，为1.3‰；同时更换了联轴器两侧的膜片。
在烟机运行期间，用户也多次监测联轴器端的振动烈度，三个方向的平均数值分别为：水平方向4.2mm/s，垂直方向1.0mm/s，轴向2.0mm/s。
2 故障分析12月25日，技术人员利用便携式监测仪对E-138型烟气轮机进行了16个小时的振动数据采集，机组监测概貌图如图2所示。
蜡油催化烟机振动原因分析
ｔ ｅ ｄ ｔ ｉ ｍｅ ｌ ｙ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：Ｗ ａ ｘ ｏ ｉ ｌ ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ；Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
某 石 化分公 司的蜡 油催 化装 置烟 机型 号为 Ｙ Ｌ 一 １ ２ ０ ０ ０ Ａ，进／ 排气温度 ６ ７ ０ ／ ４ ９ ０ ｏ Ｃ，进／ 排 气 压 力
ＧＵ Ｔ ｏ ｎ ｇ ｓ ｈｅ ｎ ｇ
（ Ｓ Ｉ Ｎ Ｏ Ｐ Ｅ Ｃ Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｂ ｒ ａ ｎ ｃ ｈ ，Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ ５ １ ０ ７ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ｈ ａ ｕ ｌ ｅ ｄ ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ，ａ ｂ ｎ ｏ ｒ ｍａ ｌ ｐ ｈ ｅ ｎ ｏ ｍｅ ｎ ｏ ｎ ｔ ｈ ａ ｔ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｓ ｏ ｎ ｂ ｏ ｔ ｈ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｗ ｅ ｒ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｗ ｉ ｔ ｈ ｓ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｍｅ ｓ ｗａ ｓ ａ ｐ ｐ ｅ ａ ｒ ｅ ｄ ａ ｔ ｂ ｏ ｏ ｔ ｉ ｎ ｇ ｕ ｐ ． Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｉ ｓ ｅ ｄ ｇ ｒ ａ ｄ ｕ ａ ｌ ｌ ｙ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｌ ｆ ｕ ｅ ｇ ａ ｓ ｗ ａ ｓ ｐ ｕ ｔ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ａ ｇ ａ ｉ ｎ ． Ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉｎ ｒ ｇ ａ ｎ ｄ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｄ ｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｗｅ ｒ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｄ ｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｏ ｍａ ｌ ｙ ｐ ｈ ｅ ｎ ｏ ｍｅ ｎ ｏ ｎ ．Ｉ ｔ ｉ ｓ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ａ ｂ — ｎ ｏ ｒ ｍａ ｌ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｂ ｉ ｇ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ｄ ｅ ｖ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｇ ａ ｓ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ａ ｎ ｄ ｆ ａ ｎ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ｏ ｆ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉｓ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｒ ｅ ｖ ａ ｍｐ ｉ ｎ ｇ ｆ ｌ ｕ ｅ ｇ ａ ｓ ｉ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ｓ ｃ ａ ｌ ｉ ｎ ｇ ． Ａｆ ｔ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｒ ｍｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｓ ，ａ ｒ ｅ ｐ ａ ｉ ｒ ｗ ａ ｓ ｉ ｍｍｅ ｄ ｉ ａ ｔ ｅ ｌ ｙ ａ ｒ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｄ， Ｓ Ｏ ｔ ｈ ｅ ａ ｂ ｎ ｏ ｒ ｍａ ｌ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｗａ ｓ ｔ ｒ ｅ ａ —
催化烟机振动高原因分析及改善措施
催化烟机振动高原因分析及改善措施摘要：在催化设备中烟气轮机就是关键性设备，运行的状态与设备的安全稳定运行有直接的关联。
而烟气轮机运行状况和装备的能耗水平以及节省电力资源、甚至与整套机组的安全运行也有一定的关系，甚至还是催化裂化装备稳定生产的有效保证。
关键词：烟机；震动；原因前言烟气轮机就是催化裂化装备的核心设备之一，其工作核心就是回收烟气能量，驱动主风机组运转，如果烟机出现故障，就会严重影响装备的安全生产以及经济效益，因此工厂需要高度重视烟机的正常运行，通过优化相关操作，结合实际情况开展针对性的改造，强化维护以及管理，保证烟机的稳定运行。
一、催化烟机振动高原因（一）烟机污垢在拆解烟机以后可以发现，在静叶、动叶、导流锥、烟体壳体上存在大量的催化剂污垢，而垢物的连片上附着了硬度较大的物质。
烟气在核实的温度以及湿度下会生成低熔点的共晶体，而低熔点共晶体会使催化剂变得更加粘稠，而催化剂粉末会受静电作用的影响，有一定的吸附能力，因此基于烟机轮盘冷却蒸汽与密封蒸汽的基础上，催化剂细粉容易在动叶以及静叶片、流道位置沉淀，破会转子动平衡[1]。
在再生器负荷变化期间，容易受高速烟气的冲刷以及烟气温度出现变化的影响，导致流道中污垢从附着物上掉落，冲击转动部分，对动叶部分的垢物脱离产生一定的负面影响。
烟垢严重的烟机叶片（二）润滑油温度该物质的主要作用就是润滑以及减震作用，在润滑油温度降低的时候，黏度出现增加的趋势，油无法顺畅的在轴承之间流动，分散的存在对轴承油膜也有一定的负面影响，增加机组震动的可能性；如果润滑油的温度过高，此时黏度出现下降的趋势，而油膜的刚度也随之降低，油膜涡动，增加震动。
（三）烟机入口烟气压力烟机入口烟气的压力也会成为导致震动的因素之一，烟机入口烟气压力与烟机轴震动呈现出正相关的关系，在入口烟气压力出现下降以后，震动也会随之增强，如果入口压力上升，震动就呈现出缓慢下降的趋势。
二、应对震动高的有效措施（一）解决污垢的有效措施保证再生器压力以及温度始终处于稳定的状态，提升与降低处理量时需要保证速度的缓慢进行，切勿出现大幅度动作，严格控制各个旋分器的线速，确保烟机入口的烟气指标合格不超标。
烟机振动异常的诊断与处理
杨
摘要
洁
王 盛林
黄扶显
催化烟 气轮机动叶片周边附着 了一定数量 的催化剂粉尘颗粒 ， 导致烟机动叶 片顶部受热胀效应 与过渡环发生 了碰摩 ， 造
烟机 振动 诊 断 文 献标 识 码 Ｂ
成烟机轴 瓦振动在短期 内出现较大幅度 上升。采用状 态监测诊 断技术进行分析诊 断， 经检修处理使 烟机振动 恢复正常 。
方 向＼
２ ４ １ ３
７ ． ０ ４
１ １ ． ３ ７
７ 日
８ ． ８ ９
１ ３ ． ２ ３
２ １ 日
９ ． ３ ４
１ ３ ． ４ ６
４ 日
１ ５ ． ０ ３
ｌ ９ ． １ ５
水平方 向工频 幅值
水 平 方 向振 动 峰 一 峰 值
况， 振动值上升较 决， Ｆ Ｆ Ｔ 频谱 图转速频率均 占绝 对主导 。 （ ２ ） 旋转轴测点监测 烟机 １瓦径向 的工频 幅值 与振动峰一 峰值从 ３ 月 ２ ４日起
Ⅱ
咄
Ｉ － ｑ
诊断结论 ：通过对 内外部振动监测情况进行综合分
Ｕ Ｉ － － １ Ｕ Ｉ －１
析， 并结合该机组 以往的运行及检修记 录， 可以诊 断此次 振 动 异 常 主 要是 因 为转 子 动 叶 片 附 着催 化 剂 颗粒 ，产 生
动 不 平 衡 所 引起 。 ３ ． 检查及处理
轨 迹 基 本 呈 椭 圆形 。 水 平 方 向频 谱 图 显示 工频 成 分 突 出 ， 二维全
息谱显示 １ ｘ 工频椭 圆较 明显 ， 其他成分较小 。
５月 ４日对 烟机 ２瓦 监测显 示 ，轴心轨 迹有 突 出的尖角 （ 图２ ） 。 径 向振动频谱图显示除工频成分外 ， 还存在倍频及分数 倍频成分（ 图３ ） 。 从上述监测情况 可以看 出，烟机转子转子不平衡量
烟机振动异常的原因分析及诊断
图 ４ 烟 机 Ｘ ８ ３ ／ 、风 机 Ｘ１０ ＡＢ １ ０Ａ Ｂ ８５ ／ 振动二倍 频幅值 的变化
故 障。但从振动 异常波动后 ，二倍频 幅值 和位移恢 复原值
的现象 ，可排除联 轴器本 身出现故障 ，原因为烟机 首先 发
生动静摩擦 ，影响联轴器受力 ，使联 轴器对 中状态变化。
甄
值 随之增大 ，同时一倍频 、二倍频相位 角异常波动 。 （） ２
部 件松动包 括轴承在轴 承座 中松动 和固定在轴 上的零部 件
松 动 ，将始终 保持一倍频 和二倍频频 率的振 动 ，且极不 稳
定 。 （） 联轴器不对 中，由不对 中引起 的振动主要 特点 ： ３ ① 联轴器两侧轴 承振 动大 ；②表现在轴 向振 动大 ；③特 征
甄
振动 幅值 异常波动后 ，只是 一倍频 的幅值 和相 位有变 化 ，即动平衡状 态改变外 ，其 他异常状态 能完全恢 复 ，分 析认 为碰摩为外 物进入烟机 ，随机造成摩 擦所致 ，所 以继
摘
要 ：应用在线监测系统的频谱 、轴心轨迹等 手段 对两套催化装置三机组 Ｋ Ｏ ０ 的主风机 和烟 机轴振 Ｉ１１
动波动 的现象进行分析 ，诊断为动静摩擦 及联 轴器损坏 故障 ，并进一步分析联轴器损坏 的原 因。
关键 词 ：烟 机 ；振 动 ；诊 断 中 图 分 类 号 ：Ｔ ７ ＨＩ 文 献标 识 码 ：Ｂ
振 动 波 动 过 程 中 的特 征 见 图３ 图 ７ ～ ，从 特 征 图 中看 出 ，
［］张琳 ，朱瑞 松等 ． 复压缩 机监测 与诊断技 术研究现 状与展望 ２ 往
［． 工进展 ，２０ Ｊ化 ］ ０ ４，２ （０： １９ — １２ ３ １ ） ０ ９ １０ ．
应用振动分析理论确保烟机在高振幅情况安全运行
应用振动分析理论确保烟机在
高振幅情况 安全运行
陈建 国 （ 中石化大连分公 司 辽 宁 大连 １ ６ ０ １ ０ ０）
【 摘 要 】 三催化四机组烟气轮机由原来的双级结构改为单级，投用后出现振动
高的问题 ，在运行 中通过采用 多种监测手段对振动原因进行监测分析并采取相应
从 主 要 参 数 的 数 据 和趋 势 图 可 以
看 出 ，烟机 的 振 动
通过 以上处理 ，烟机 的振动基
本 得 到 控 制 ，机 组 运 行 能够 满 足
大 致 可 以分 为 以下 三个 阶段 ： 第一阶段 ： ０３ ２０
年 ７月烟 机 改 造 后 运行至 ２０ 年 １ 月， ０４ ０ 烟 机 的初 始 振 动 比
一
能量 回收 的需 要 和 装 置 正常 操 作 的供 风要求。与此 同时，我们对另 双 级 烟 机 转子 进 行 改造 ，为下 步更换 转子 作好 准备 。
第三阶段： Ｏ ４ ６ ２Ｏ 年 月至 ２０ 年 ０４ ９月 ，烟机 的前轴 承振动 出现快速
的对策，保证 了烟机在高振 幅情 况下安全运行。
【 关键词 】 烟气轮机 振动 催化裂化
１ 、烟机 改造情况
改造 工 作 ，利用 原 备 用转 子 改 成 运行 。在 机组达到额定转速后 ，烟
单 级 轮 盘结 构 ，并 配 以新 的入 口 机前轴 承 （ ｘ方 向 ）的振动值 达到 ７ ｍ，后轴承的振动值也有 ３ ９ ８ 烟 气 轮 机 是 利用 再 生 烟 气 的 短节和出 口壳体 ，前 、后轴承 的径 热 能 和 压 力 能 膨 胀 做 功 的 机 械 ， 向瓦 采 用 改进 后 的 四 油 叶结 构 型 ｍ，通 过对烟机各运 行状态参数进 是催 化 裂 化装 置 的关 键设 备 ，它 式 ，径 向 瓦 内径 和 油 楔采 用 机 加 行全 面观察都在 正常指标 内，接合 运 行 状 态 的好 坏 直 接 影 响 整个 装 工方式来完 成 ；后 轴承 内的主推力 停检改造 中机组安装数据和开机过
催化烟机振动异常案例分析与处置
收稿日期:２０１９Ｇ０９Ｇ２０.作者简介:徐成裕,男,１９８７年毕业于天津大学化工机械与设备专业,学士,长期从事石油炼制生产管理工作,高级工程师.E m a i l :x u c y ．z h l h ＠s i n o pe c ．c o m .催化烟机振动异常案例分析与处置徐成裕,张军军,徐玉棠(中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司,浙江宁波３１５２０７)㊀㊀摘㊀要:某公司Ⅱ催化裂化装置自检修后开工以来,烟气轮机(简称烟机)出现振动持续升高问题,经多方面操作调整优化后,振动异常现象未获明显改善.实施烟机在线除垢,仍不能有效消除异常振动.最终经检修更换入口导流锥后,故障现象消除,振动恢复正常.文章结合大机组在线状态监测,分析调整操作工况对烟机振动的影响,对导流锥高温蠕变变形引起烟机振动异常的问题进行了探讨,为烟机出现类似问题的应对和处置提供了参考.关键词:烟机振动㊀导流锥㊀高温蠕变d o i :１０．３９６９/j ．i s s n ．１００６－８８０５．２０２０．０２．０１４㊀㊀烟气轮机(简称烟机)是催化裂化装置的核心设备,同时也是该装置主要的节能设备.该机通过再生烟气的压力和热能进行膨胀做功,从而有效带动主风机运行及发电,其运行情况直接影响到装置的运行周期和能耗水平.本装置(简称Ⅱ催化,３４０万t /a )主风机组采用烟机＋轴流风机＋电动(发电)机的三机组模式,于１９９９年１１月投入运行.２００７年配合装置扩能,烟机同步改造,轴功率由１６３８９k W 提升至１８５００k W ,控制系统也由G HH 改为T R I C O N .该机为轴向进气,垂直向上排气的单级烟气轮机,转子采用单级悬臂结构,主要由进气壳体组件㊁排气涡壳组件㊁转子组件㊁轴承座组件以及底座等６大部分组成.烟机结构示意见图１.图１㊀烟机结构示意１㊀振动变化及分析处置１．１㊀振动问题的产生受结垢影响,该烟机存在振动波动的情况,但总体运行稳定,满足装置同步运行的要求.在２０１４年检修时,首次发现导流锥进气段支撑位置变形(见图２),分析认为是长期受高温及应力环境影响,材料产生高温疲劳引起的.到２０１６年检修时,发现变形有扩展,已有３个部位明显凹陷,随即安排采购新导流锥.图２㊀导流锥进气段支撑位置变形部位㊀㊀２０１８年装置停工检修时,导流锥进气段原变形量又有扩大.原计划更换导流锥,但因静叶端面间隙㊁轮盘气封间隙㊁导流锥螺栓孔分布等配合问题,新导流锥无法安装.２０１８年６月装置开工后,烟机轴振动测振点出现振荡上升(轴系测点分布见图３,其中X I １４３１A /X I １４３２A 为轮盘侧径向振动测点;X I １４３３A /X I １４３２A 为对轮侧径向振动测点),单点(X I １４３１A )瞬间最高上升至１１０μm(高报值５７μm ,联锁停机值９５μm ,２取２).检维修技术㊀㊀石油化工设备技术,２０２０,４１(２) ５７P e t r o ＧC h e m i c a l E q u i p m e n tT e c h n o l o g y图３㊀轴系测点分布㊀㊀停工检修前㊁后振动趋势对比见图４.２０１８年５月１９日停工检修前,X I １４３１A 振动最大值在８０μm 以下;６月１０日检修完开机后,振动逐渐升高,最高达到９７μm (因捕捉频率低,该趋势图中未显示１１０μm 的最大值),之后有所回落.１．２㊀问题初步分析图５和图６分别是２０１８年７月２９~３１日㊁２０１９年１月１２~１７日烟机轴振动４个测点(轮盘侧X I １４３１A ㊁X I １４３２A 和对轮侧X I １４３３A ㊁X I １４３４A )的变化趋势.图４㊀停工检修前㊁后振动趋势对比(X I １４３１A)图５㊀烟机振动测点检测数据变化趋势(２０１８年７月２９~３１日)８５ 石㊀油㊀化㊀工㊀设㊀备㊀技㊀术２０２０年㊀图６㊀烟机振动测点检测数据变化趋势(２０１９年１月１２~１７日)㊀㊀从图５和图６可以看出:测点振动存在同步上升及同步下降现象,振动最高点X I１４３１A超过９０μm,其他３个点相对较低,均在６０μm以下.振动的上升和下降呈突然跳跃的态势,跳跃幅度高的超过３０μm,且没有规律.查看烟机振动跳跃前后装置各运行参数发现,均未发生明显波动,旋分压降和三旋出口细粉含量均稳定(小于３％,符合要求),细粉粒度无明显变化,排除了工艺异常引起烟机振动变化的可能.检查结果显示,润滑油路温度㊁压力稳定,轴瓦进油压力及回油温度稳定,排除了油路问题.利用机组在线监测系统对振动变化进行分析.振动通频值上升主要是由工频幅值增长引起的,工频相位出现同步变化趋势,二倍频成分幅值存在同步小幅度变化,二倍频相位呈同步变化趋势.对比烟机前㊁后轴工频椭圆轨迹发现,初相点出现明显转移.烟机转子存在不平衡矢量转移现象,变化前后工频椭圆进动方向不变.通过机组在线监测分析诊断,转动过程无机械摩擦,振动变化是 动不平衡量 变化引起ʌ１ɔ.１．３㊀工艺操作上的应对为维持烟机的正常运行,避免异常停机,装置从多方面进行了调整.１．３．１㊀降低超细粉对烟机结垢的影响一般认为:烟机入口粉尘浓度高,尤其是超细颗粒含量高是烟机结垢的直接原因.超细粉由于受到范德华力的影响容易在叶片㊁转子㊁尾带上粘附集聚,形成垢片ʌ２ɔ.随着垢片的不断增大,在离心力作用下将会脱落,导致烟机转子动平衡被破坏,振动升高.中石化专家团队调研结果表明:烟机结垢严重程度与入口粉尘浓度及粉尘中＜５μm的颗粒含量有直接关系,其含量越高,烟机结垢越严重ʌ３ɔ.表１是Ⅱ催化三级旋分出口烟气细粉粒度分布数据.从表１可以看出:三级旋分出口烟气细粉中,＜５μm的超细粉含量平均值达到９８．９４％,＜３μm的超细粉含量平均值达到９３％,基本不含１０μm以上的颗粒.㊀㊀为限制超细粉产生,主要做了以下工作:１)降低采购新鲜催化剂的磨损指数,减少超细粉的产生.磨损指数指标从原来的１．４％下调至１．１％,＜４０μm细粉含量指标从１５％下调至１２％.要求三效助剂厂家提高助剂的球形度,减少细粉产生.从图７电镜分析可以看出,２０１９年２月生产的三效助剂球形度较２０１８年８月有所改善,但仍需继续提高.图７㊀三效助剂电镜分析㊀㊀２)避免同时使用多种强度相差较大的新鲜剂或助剂(在无法避免使用助剂时,对助剂的强度与球形度加强监控).３)降低再生器中烟气流速,以减少催化剂颗９５㊀第４１卷第２期徐成裕等．催化烟机振动异常案例分析与处置粒高速碰撞产生的细粉.一方面控制进入烧焦罐的主风量,在维持再生催化剂定碳稳定的情况下,烟气氧含量尽量低;另一方面尽量提高再生器压力.４)避免再生温度过高和稀相尾燃,避免内㊁外取热器泄漏蒸汽进入再生器以及避免燃烧油喷嘴等处蒸汽长期进入再生器,以减少催化剂热崩产生超细粉.表１㊀三级旋分出口烟气细粉粒度分布单位:１．３．２㊀其他操作条件的优化１)控制烟机入口温度,保证其不超温,稳定维持在６７８~６８５ħ.２)降低系统中水汽浓度,减缓烟机结垢.烟气中的水汽主要来源有焦中氢燃烧生成的水汽㊁烟机轮盘冷却蒸汽㊁再生器各循环管松动蒸汽㊁燃烧油喷嘴保护蒸汽㊁主风事故蒸汽暖管蒸汽等.实际生产过程中,要监控好焦中氢含量,将其控制在６％~９％;再生器各循环管松动点应遵循宜风则风㊁宜汽则汽的原则,尽量减少用汽点;燃烧油喷嘴保护采用非净化风替代蒸汽;控制好主风事故蒸汽暖管小旁路流量,避免开度过大.３)确保烟机轮盘冷却蒸汽是过热蒸汽,避免带水.适当减少轮盘蒸汽用量,轮盘温度控制在３３０~３５０ħ.１．３．３㊀烟机在线清垢经过工艺调整,仍不能有效缓解烟机振动的上升趋势,参考其他企业烟机实施在线清垢的经验,２０１９年２月１９日,对本装置烟机实施了在线清垢.开启备用风机,将烟机机组负荷切出,利用垢层与机体金属热膨胀系数不同的特性,通过转速㊁轮盘冷却蒸汽的大幅扰动,使垢层分离㊁脱落并被吹除,达到在线清除烟机结垢的目的.清垢后烟机振动单点最大值(X I１４３１A)从最高的１４１μm下降至６８μm,取得一定效果.但重新投入运行后振动上升较快.２月２７日,X I１４３１A 振动值再次上升至高于１１５μm,且居高不下.１．４㊀振动问题的再次确认３月７日安排烟机停机检修.解体检查,发现烟机导流锥进气段内锥体局部凹陷变形量较上次检修时有所增加(见图８和图９).测量转子与进气侧端面间隙,发现进气侧上部２~３点钟方向端面间隙４．１~８．９mm(标准为１２~１３mm);移开导流锥后测量静叶顶间隙,发现静叶部分顶到导流锥台阶;对导流锥焊缝进行着色检查,发现内部４处焊缝有裂纹,外部５处焊缝有裂纹;且转子轮盘背面堆积脱落的催化剂较多.０６ 石㊀油㊀化㊀工㊀设㊀备㊀技㊀术２０２０年㊀图８㊀２０１９年３月导流锥变形凹陷情况及裂纹部位图９㊀导流锥凹陷变形位置示意㊀㊀由烟机转子与进气侧端面间隙减小(２０１８年检修完扣盖时测量进气侧端面间隙为７~１０m m )的现象可以判断,导流锥内锥体端面已向转子侧移动.结合进气段内锥体的变形判断,认为是材料高温蠕变造成了动㊁静端面间隙不均匀减小,同时内锥体中心偏离,造成局部静叶叶顶顶到导流锥台阶.导流锥壳体的裂纹,判断是材质在长期高温㊁应力环境下产生的高温疲劳裂纹.另外主推力瓦有１块瓦块存在微裂纹,汽封梳齿有轻微翻边,梳齿间有少量催化剂.其他烟机部件正常,无明显影响轴振动的因素.检修中更换推力瓦块㊁汽封体烟机转子(２台转子轮流使用,换下后清洗㊁喷涂㊁做动平衡)和各部位高温螺栓.因新购导流锥返厂加工未完成,不得已尝试对原导流锥变形进行矫正.但实际矫正时,因该部位壁厚１４mm ,矫正难度大,效果不明显.且强行矫正会导致静叶环封严重变形㊁动静配合间隙超标等问题.因此,在无新配件的情况下,只能安装使用原导流锥.导流锥中心的偏移及端面位移造成的配合间隙超标,检修已无法消除.进气锥与静叶㊁轮盘间隙以及叶轮与壳体间隙示意见图１０,前㊁后壳体间隙拆装对比见表２.３月１４日开机投运后,烟机振动持续升高(见图１１),４月９日已突破８０μm ,且较以往不同的是,振动变化周期缩短.根据经验,烟机结垢需要一定时间的积累,运行超过１个月以后才会出现振动的突变.而此阶段运行中,振动突变频繁,１天内可出现３~４次,与烟机结垢现象不符.图１０㊀各部件间隙示意表２㊀进气锥与静叶㊁轮盘间隙以及叶轮与前㊁后壳体间隙拆装对比单位:㊀㊀分析认为:导流锥的变形对烟机转子运动状态的影响加剧;振动的上升属于不可逆发展,必须通过检修消除.２㊀动不平衡 故障消除２０１９年５月２１日,决定再次停机检修,更换导流锥.６月５日检修完开机后运行至今,振动单点最大值稳定在４０μm 左右.由此可以断定,导流锥引起的烟气流不稳定是导致本周期烟机振动异常的主要原因, 动不平衡 的现象消失,烟机振动的故障也随之消除(见图１２).３㊀关于导流锥材质问题烟机从１９９９年１１月投用至今,导流锥使用已超过１９年.导流锥进气锥材质为１C r １８N i ９T i ,长期在６７０~６８５ħ的高温环境下运行,且受应力影响,材质出现了高温疲劳蠕变变形(或开裂).１６ ㊀第４１卷第２期徐成裕等．催化烟机振动异常案例分析与处置图１１㊀２０１９年３月１４日开机后振动异常上升图１２㊀２０１９年６月５日开机后振动稳定㊀㊀对该材质长期高温蠕变的研究,尚缺少数据的支撑.设计计算时,一般也以钢材在设计温度下经１０万h 蠕变率为１％的蠕变极限来考虑材质的高温蠕变量问题.对于材质运行超过１０万h的蠕变量,既无理论计算量也无经验值.而C 会与晶界处的C r 结合,形成C r ３C ２并析出,随着长时间的累积,当晶界处的C r 含量低于１２％时,发生晶间腐蚀开裂的几率就会变大.且长期高温㊁应力条件下,本来轻微的表层氧化也会逐渐向材料内部深入.相关报道中已有Z G ３０４(３０４铸钢)材质的导流锥开裂的记载,并在材质断口分析报告中,指明了材料的晶间腐蚀以及高温氧化问题.所以有必要在合适的时间对导流锥部件进行材质升级.４㊀结论导流锥蠕变变形引起烟机振动异常的问题,在行业中出现较少.但随着烟机投入运行时间的增加,材料高温疲劳的问题会逐渐显现出来,且振动异常时,机组在线监测频谱分析也难以诊断.故在烟机检修时,需重点关注导流锥的变形情况,尽量提前处置应对.建议设定振动的主动停机检修指标,避免缺陷恶化后突发故障造成设备损坏.对材质高温疲劳的问题也亟待进一步深入研究.操作优化对避免烟机振动异常始终是一项十分重要的工作.参考文献:[１]㊀杨国安．机械设备故障诊断实用技术[M ]．北京:中国石化出版社,２００７:８８Ｇ１３３．[２]㊀谭争国,高雄厚,李荻,等．催化裂化装置中旋风分离器和烟气轮机催化剂粘连结垢原因分析[J ]．石油炼制与化工,２０１０,４１(４):４０Ｇ４３．[３]㊀张笑笑,王建军,陈帅甫．烟气轮机内催化剂颗粒碰撞模型研究进展[J ]．中国粉体技术,２０１７,２３(２):１２Ｇ１９．２６ 石㊀油㊀化㊀工㊀设㊀备㊀技㊀术２０２０年㊀。
烟机振动值上升原因分析与优化
收稿日期:2021 -01 -18 作 者 简 介 ：于 洪 涛 （1997 - ) ，男 ，毕 业 于 青 岛 科 技 大 学 材 料 成 型 及 控 制 工 程 专 业 ，现 在 齐 鲁 石 化 公 司 胜 利 炼 油 厂 从 事 设 备 管 理 工 作 。
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锅炉制造
总第288期
荷 运 行 ，每 次 烟 机 大 修 处 理 因 装 置 降 量 和 能 耗 升 高 、环 保 指 标 下 降 等 因 素 造 成 很 大 的 经 济 损 失 。若 能 找 到 延 缓 烟 机 结 垢 的 优 化 手 段 ，可大 幅 度 提 高 烟 机 振 动 平 稳 率 ，从而 节 约 维 修 资 金
垢 问 题 ,车间经过了详细的分析对比，认为近期烟机振动值波动的主要原因是转子叶片和轮盘结垢，导致烟机
转 子 运 动 不 平 衡 所 致 。根 据 近 几 次 车 间 切 出 烟 机 处 理 的 情 况 ，对 烟 机 振 动 值 的 变 化 进 行 了 分 析 ,并 提 出 优 化 手
段 ，从而保证装置的长周期稳定运行。
烟机转子的轻微结垢会导致机组振动值多次 波动,2020年 4 月 2 7 日凌晨4 时 4 3 分 K102烟 机 的 振 动 值 较 大 ，XI1801A 及 XI1801B 分别在 75.87pm 、74.08jjLm处报警。为彻底消除隐患并 查 明 烟 机 转 子 结 垢 的 程 度 ，决 定 及 时 在 烟 机 大 修 中更换转子，见 图 2 。
关键词:催化裂化;烟机;振动;结垢
中 图 分 类 号 : T Q 051 文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 :C N 23 - 1249(2021)04 - 0059 - 03
Analysis and Optimization of the Causes of the Increase in Vibration Value of the Smoke Machine
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口%错口%扭曲现象!需要重新校配管线" 维修方案("更换一级%二级气封体!轴承瓦块!
同时安装时注意各部分间隙!确保上气封间隙略大于下 气封间隙"#消除管线应力!更换弹簧吊架!同时将入 口管线中间节前侧管线断开!重新找正"$改造猫爪螺 栓!加强轴承箱刚度!利于机壳受热膨胀"%确定找正 标准!消除不对中原因!将热态烟机转子抬高量弥补到 冷态找正数值中去"+强化检修质量!确保维修合格" ,调整工艺操作!保障装置工艺参数稳定"
不变
随油温 降低趋
稳定
不变
调整 调整 加大紧力 调整瓦位 充分预紧 修改轴 承间隙
四%分析意见及结论建议
从数据分析情况看各通道振动成分分布状况(主要 成分为工频!但不是动不平衡所致"烟机各通道振动幅 值高的直接因素("初步确认为烟机的动静体碰磨"具 体地说!为出口边轴密封体梳齿与转子碰磨所致 "由 于振动故障发生的时间较长!待到现场诊断时!该现象 已经持续一段时间!碰磨损伤已经形成"#怀疑轮盘冷 却蒸汽带水!使受热冷却不均!导致振动"尽量提高蒸 汽 温 度 ! 保 证 在 ")-* 以 上 " 在 蒸 汽 温 度 不 足 的 情 况 下 ! 减少蒸汽量!以提高轮盘和轴封的温度"$轴承必须更 换!烟气大管道在停机检修时应该制订处理方案"
&% 机组找正存在误差产生振动 如果转子的"倍频谱发生较大变化!为主导振动频 率!则可以确定为对中不良产生的机组振动"
$% 动静碰磨产生振动 烟机后轴 承 由 振 动 .-)$ 急 剧 上 升 至 4-)$! 同 时 前轴承稳定 也 产 生 破 坏!振 值 接 近 ,-)$!被 迫 停 机 进 行检修"机组拆卸抽出转子后发现#转子轮盘轴颈与气 封环产生严重的动静碰磨!轮盘 轴 颈 产 生&$$ 的 沟 痕! 一级$二级气封环严重变形!气 封 环 一 侧 梳 齿 密 封 片 全 部磨掉!损坏情况如图#所示"
二!振动原因分析
)% 粉尘堆积结垢或颗粒冲蚀造成振动增大 烟机解体检查后可以发现#烟机转子动叶片催化剂 结垢情况如图&所示"叶片上的白色物质为催化剂附着 物如图"所示# !% 紧固螺栓脱落损坏动叶片产生振动 在一次机组振动过大停机检修过程中"发现一级蜂 窝密 封 固 定 螺 栓 >&-%"-$$ 有 &- 条 脱 落$ 脱 落 部 分 被烟机动叶击碎消失"密封体 侧 有 &-$$ 脱 出 掉 下"如 图’所示# 一 级 静 叶 螺 栓 >,%’-$$ 有 部 分 断 裂$ 过
表!振动故障直接原因
振动故障 直接原因
主导 频率
稳定性
振动 方向
振动故障识别特征
转子 轨迹
随转 速变
随负荷 变化
随油温 变化
随压 力变
预防方式
轴裂纹 对中不良
&-
不稳定
径 向$轴 向
椭圆% 香蕉形
或,
升高
不规则
不变
不变
"-
稳定
字形
不明显
变大
不变
修复 热态对中
转子定 子摩擦 转子轴 向碰撞 轴瓦紧 力不足
三$通过振动图谱对烟气轮机振动状态分析
一起意外的晃电事故导致烟机组停车!后再一次开
图 )!BJ&#-&$BJ&#-" 轴 心 轨 迹 图
表中的"$)$($.$,项在检 修 过 程 中 已 经 严 格 控 制了其标准!并且在多棒值 图 中&("倍 频 很 不 明 显!振 动值的大小随转速的变化也不明显!因此可以排除上面 几项原因"第&项轴裂纹在没有拆卸进行探伤检查的情 况下 不 好 确 定! 暂 不 考 虑" 只 有 ’$# 两 项 不 好 排 除! 振动值大小随转速的变化和负荷的变化比较明显!暂且 把它定为主要原因来考虑"
一!前言
催化装置改造过程中新安装了一套能量回收三机 组"但在使用过程中故障较多"且能量回收三机组技术 复杂"如何提高能量回收三机组的安全可靠性"确保其 长周期运行"是迫切需要解决的问题#
烟气轮机在运行过程中数次出现振动值超标报警现 象"甚至出现静叶螺栓脱落的事故"振动原因与设备的 设计!制 造!安 装! 维 修! 操 作 和 维 护 等 诸 多 因 素 有 关"逐一对这几个方面进行分析寻求解决问题的方法并 进行一些相应的技术改造#在催化装置两套机组上安装 在线监测系统 C,---"通 过 捕 捉 各 种 状 态 信 号" 在 计 算 机上可以快速!准确地了解机组的运行状况"便于对机 组进行检测并分析各项参数"对事故状态下的轨迹!波 形记录分析"快速研究出解决问题的方案"共同做好设 备的维护工作#
!""# 年第! 期 #’
!!!!"#$%!&’"
运行与应用
自控与监测 -.&(,()&$(/* +()’&($’)0
-!"#$$ 之间!瓦 背 紧 间 隙 %-!-($$" 保 证 油 楔 产 生 的油膜力最小!各油楔相对于轴承中心都在较大的偏心 下工作!因此稳定较好!轴颈受多个方向油楔的作用! 抑振性能大大优于椭圆瓦"如果在紧靠联轴器两端的轴 承位置有最大振动值出现!则表明轴承中的油膜压力受 到了改变!也就是说轴承有可能受到了损坏或轴瓦间隙 被改变!需要进行维修"
#% 运行工况不稳定 当运行工况不稳定的时候!随着烟气的流量和速度 变化!导致催化剂粉尘颗粒大小速度不一致!当粉尘颗 粒具有足够大的动能时!才可能对叶片材料造成实质性 冲蚀!因此粉 尘 的 颗 粒 以 及 速 度 是 影 响 冲 蚀 的 重 要 因 素"所以控制烟机的运行工况!保证烟气的平稳流动! 可以有效地防止催化剂颗粒对叶片的损坏!使转子的动 平衡不被破坏!消除烟机的振动"
可倾瓦错位
轴承箱 未压紧
轴承径向 间隙大
#&$"%
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&$#& 等’-
不稳定 不稳定
#&$"% &$’% &$#& 等’-
#&$"% &$’% &$#& 等’-
不稳定
径向 径向
可能变化 可能变化
变化或 突变
变化或 突变
随油温 降低趋
稳定
香蕉形
或成, 字形的
香蕉形
明显变化 不变
不明显
可能变化
可能变化
自控与监测 -.&(,()&$(/* +()’&($’)0
运行与应用
通过状态监测系统对烟机 振动原因分析及改造
中石化集团公司沧州炼油厂机修分公司! !河北!!"#!!!" !张振强
!! !摘! 要"!介绍催化装置主风机组烟气轮 机 部 分 轴 振 动 超 标 故 障! 通 过 在 线 动 态 检 测 系 统 的 振 动 信 号 捕捉"分析!结合经验及一些相关数据探讨出一套解决轴振动过大的行之有效的方法!找出引起烟气轮机频繁 振动超标的问题所在!从安装"维修到操作!各个专业相互配合!共同保障设备的平稳"长周期运行# ! ! !关键词"!烟汽轮机!振动!状态监测!轴心轨迹
图 (!BJ&#-’$BJ&#-# 轴 心 轨 迹 图
## !""# 年第! 期
!!!!"#$%!&’"
自控与监测 -.&(,()&$(/* +()’&($’)0
mp;"---F烟机组 的 波 谱 图 为 正 弦 波!每 个 波 峰 偏
下部位有一小波动!并有轻微的反振进动情况!频谱的 主要组成频率为工频"
!""# 年第! 期 #)
!!!!"#$%!&’"
运行与应用
新技术新产品 1#23#,4)(/(05 * 1#2 +%&#$’%/
新款清淤机泵及液压控制系统
浙江信息工程学校! !浙江!!"!###" !凌勇坚
!! !摘! 要"!叙述了一种专门用于城 市 河 道 清 淤 的 新 产 品!!!环 保 清 淤 机" 妥 善 地 解 决 了 既 能 使 河 床 底 部保持完好无损"又能提高施工作业实效"还能减轻施工期间周围水域河水污染的问题#
渡机壳金属垫片断裂"有&%’部 分 进 入 进 气 锥$叶 片 顶 端背侧表面喷涂的合金层部分脱落"叶根部位有月牙形 冲蚀"为引起振动的主要原因#
图 &! 烟 机 转 子 催 化 剂 沉 积 图
图 "! 静 叶 叶 片 冲 蚀 情 况
图 ’! 蜂 窝 密 封 体 脱 落 图
*% 烟机轴承安装使用问题 在检修过程 中 将 支 撑 瓦 的 直 径 间 隙 控 制 在 -!"-!
!% 使用情况 检修后!机组再次开车!各项振动指标均达到标准 要求!运 行 状 况 良 好!处 于 发 电 状 态!振 幅 值 小 于
)-)$"
六%结束语
石油石化行业中的生产是连续性强!系统复杂!自 动化程度 高 的 大 型 生 产! 设 备 故 障 停 机! 甚 至 发 生 事 故!特别是能量回收机组其代价很大!而且给安全生产 带来严重威胁"经济效益和安全是建立在设备可靠的基 础上的!没有 设 备 的 可 靠 性 就 没 有 安 全 生 产 和 经 济 效 益!为了延 长 生 产 周 期! 减 少 停 工 检 修 次 数 和 检 修 时 间!就要求无论是机%电%仪人员!还是操作人员!都