浅谈烟气轮机振动分析诊断

浅谈烟气轮机振动分析诊断

张玉婷

大庆石化公司设备维修中心，大庆，163000

摘 要:烟气轮机是炼油催化装置的重要设备，其安全平稳运行对企业安全生产和节能减排具有重要意义通过状态监测及时发现机组问题，根据经验和相关理论基础，对烟气轮机振动进行分析诊断。

关键词：烟气轮机；状态监测；分析诊断

中图分类号：TH17; TH133.3       文献标识码：A

Vibration analysis and diagnosis of flue gas turbine

Zhang Yuting

(Equipment Maintence Center of Daqing Petrochemical Company, Daqing, 163000)

Abstract: Flue gas turbine is an important equipment of oil refining catalytic unit. Its safe and stable operation is of great significance to enterprise safety production,energy conservation and emission reduction. The problems of the unit can be found in time through condition monitoring,and the faults of flue gas turbine can be analyzed and diagnosed according to experience and relevant theoretical basis.

Key words: flue gas turbine; condition monitoring; analysis and diagnosis

烟气轮机是炼油催化装置重要的能量回收设备,它利用催化剂再生过程中残炭燃烧产生的高温烟气膨胀做功,将烟气中的热能和动能转变为机械能,带动轴流风机做功,剩余能量带动电动/发电机发电,在烟机功率不足时则由电动/发电机消耗电能给主风机补充能量。由于烟气轮机结枃特殊,工艺环境苛刻,导致运行状况不佳,甚至被迫低负荷运转、停机检修的事件常有发生,使其节能效果大为降低。[1]

1 机组概况

某石化企业炼油厂二重催装置K101机组烟机型号为YLII-10000K，机组简图如图1所示。自2020年9月以来机组运行一直较平稳，2021年1月1日开始，烟机振动呈逐渐上升趋势，至1月19日，XT902A测点振动从50.04um上涨至68.29um，XT902B测点振动从35.29um上涨至64.28um，XT901A测点振动从33.56um上涨至53.15um，XT901B测点振动从30.64um上涨至47.32um，相位由48度变化为78度（烟机报警值：80 um，危险值：100 um）。

图1 K101机组简图

Fig.1 machine set of K101

2 分析诊断

根据现场运行情况，检查各测点间隙电压正常，工艺操作正常，排除了仪表问题和工艺操作对振动的影响。

通过BH5000在线监测系统对该机组进行数据分析，图2至图9为烟机的振动变化趋势及频谱图，从图中可以看到在振动变化上升的过程中，振动值上涨幅值最大达29微米，图10为烟机测点的相位变化趋势图，相位发生约30度的变化。

图2 K101机组XT902A测点趋势图

Fig.2 Trend of measuring point XT902A of K101 unit

图3 K101机组XT902A测点频谱图

Fig.3 Spectrum diagram of XT902A measuring point of K101 unit

图4 K101机组XT902B测点趋势图

Fig.4 Trend of measuring point XT902B of K101 unit

图5 K101机组XT902B测点频谱图

Fig.5 Spectrum diagram of XT902B measuring point of K101 unit

图6 K101机组XT901A测点趋势图

Fig.6 Trend of measuring point XT901A of K101 unit

图7 K101机组XT901A测点频谱图

Fig.7 Spectrum diagram of XT901A measuring point of K101 unit

图8 K101机组XT901B测点趋势图

Fig.8 Trend of measuring point XT901B of K101 unit

图9 K101机组XT901B测点频谱图

Fig.9 Spectrum diagram of XT901B measuring point of K101 unit

图10 K101机组XT901测点相位变化趋势图

Fig.10 Phase change trend diagram of XT901 measuring point of K101 unit

从变化趋势图、频谱图及相位趋势图上看，主要是1倍频发生变化，通过在线监测系统观察各测点波形，特别是XT901测点和XT902测点的波形，如图11所示，其波形接近原来的形状，曲线光滑，但振幅偏大，由此得知，没有出现新的高频成分。从图中观察4个测点的幅值趋势变化，均为1倍频的幅值明显增加，其他倍频的幅值几乎没有变化。

图11 K101机组XT902A测点波形图

Fig.11 Waveform diagram of XT902A measuring point of K101 unit

从图12、图13看出，轴心轨迹的形状是椭圆形，且轨迹集中，不紊乱，进一步说明振动是由于转子不平衡引起的，旋转方向与转轴的方向相同，排除了动静部件碰磨。综合分析认为烟机转子出现粘结催化剂和不规则脱落现象。建议加强三旋分离器效果，密切跟踪烟机振动变化趋势，监护运行。

图12 XT902B-XT902A轴心轨迹图

Fig.12 Axis trajectory of XT902B-XT902A

图13 XT901B-XT901A轴心轨迹图

Fig.13 Axis trajectory of XT901B-XT901A

由于该烟机运行已经超过了规定的强检时间，生产车间决定于2021年1月20日停机检修。对机组进行解体检查，发现机壳气体流道和转子上存在结垢现象，如图14所示，垢的主要成分是烧蚀下来的催化剂。检修主要对流道和转子上结的垢进行了清理，轴承、密封等其他机组零部件未动。机组再次启动，运行一切正常。

图14 结垢的转子

Fig.14 Fouling rotor

3 结束语

烟机的工作介质是高温低压、气固二相流的烟气，不同品质的催化剂还会使粉尘堆积在叶片流道内，运行时不均匀增加和脱落就会产生转子不平衡而引发振动，结垢严重和高振动还会带来动静碰磨。通过状态监测及时发现烟机振动变化情况，根据现场运行情况和振动信号分析判断烟机故障，可以减少非计划停车造成不必要的损失。同时通过控制烟气入口温度；优化催化剂品种，加强三旋分离器效果等有效手段预防减轻结垢现象，降低烟机故障发生率。

参考文献

[1]黄志坚.机械设备振动故障监测与诊断[M].化学工业出版社, 2018.

HUANG Zhi-jian. Vibration fault monitoring and diagnosis of mechanical equipment[M]. Chemical Industry Press, 20018.

第一作者：张玉婷，女，工学学士，工程师，1987年10月

通信作者：张玉婷，女，工学学士，工程师，1987年10月