白晓磊

摘要：RCA根原因分析法是一个结构化的分析问题、解决问题的工具，旨在定位问题根本原因并最终使问题得到解决。本文通过RCA根原因分析法对解吸气压缩机组汽轮机振动波动故障进行了深入分析，列出所有可能导致振动波动的原因并逐项分析排除，最终找出故障的根本原因，从而有针对性的提出了解决措施。

關键词：汽轮机 振动波动 RCA

大庆炼化公司50000Nm3/h炼厂混合气氢提浓（PSA）装置是60万吨/年柴油加氢改质装置的配套装置。解吸气压缩机K401主要作用是把PSA装置解吸气通过压缩机输送到瓦斯管网。该机组为PSA装置的关键设备，一旦发生故障将影响PSA装置正常生产。

该机组汽轮机采用的是由杭州汽轮机厂生产的型号为NG/32/25/0的背压式汽轮机，并于2019年8月由杭汽进行了扩容改造。

解吸气压缩机K401汽轮机轴系振动自2020年8月10日起多次出现振动大幅度波动，各点振动均有明显上升，其中9月3日波动时四点振动全部超过报警值，每次波动后均在数分钟后恢复。

在S8000在线监测诊断平台查振动波动前后频谱结构没有发生变化，以1倍频为主，但是1倍频能量有升高，振动回落后1倍频能量也恢复。

现按照RCA根原因分析法列树状图对故障原因进行初步分析：

针对以上可能原因逐项进行分析：

1、通过振动趋势可以看出四点振动均有波动，且不是陡升陡降的趋势，同时从各测点GAP电压来看，均在-9.2～-9.3V，且经仪表复查，压缩机振动上涨的过程中仪表信号均正常有效，排除仪表故障原因。

2、查汽轮机振动波动时机组各运行参数情况：

（1）汽轮机或压缩机振动波动时，经查记录及历史曲线图，工艺未作调整，压力、温度、流量及转速均未发生大幅变化，排除工艺波动的可能性;且机组未进行操作调整，不存在人为误操作的情况;

（2）油膜涡动和油膜振荡发生时的现象为随转速的升高，涡动频率始终保持转速一半的频率，也称半速涡动，当转速持续上升到一阶临界转速的2倍时，涡动频率与一阶临界转速重合，产生强烈振荡也就是油膜振荡，此后转速继续上升也将继续保持一阶临界转速的涡动频率，不再发生变化。但汽轮机振动波动时，转速稳定，润滑油压稳定，特征频谱为1倍转频，特征频谱不符合油膜涡动或油膜振荡故障特征，排除油膜涡动或油膜振荡原因。

（3）如气流激振发生时，密封及间隙动力失稳对机器工作的压力及负荷变化很敏感，当负荷和压力达到某一阈值时，突然失稳，发生强烈振动，同时特征频谱体现为﹤0.5×的次谐波（1）。但K401汽轮机振动波动时，机组负荷稳定，转速稳定，且特征频谱不符合气流激振故障特征，排除气流激振。

3、汽轮机拆检情况：

（1）检查汽轮机各部位间隙，不存在间隙超差的情况。

（2）检查汽轮机各转动部件，不存在松动情况。

（3）检查汽轮机转子和轴承箱油封等部位，均未见明显结垢或结焦情况。

（4）汽轮机蒸汽室、导叶持环及转子存在多处气封片断裂、脱落、歪斜及摩擦痕迹。

（5）汽轮机速关阀前过滤器外部及过滤网上有碎裂的缠绕垫钢带和焊渣等异物。

结合以上情况分析汽轮机振动波动原因为：

蒸汽内细小杂质穿过汽轮机入口过滤器，在高速气流下打坏气封片，杂质与脱落的气封片卡在气封处，产生了动静摩擦，导致振动波动，当杂质与脱落的汽封片进入到蒸汽管道时，汽轮机的振动逐渐恢复正常状态。

因该动静摩擦主要是局部轻度径向摩擦和轴向摩擦，所以在频谱中特征频率依然以1×频率变化为主，同时摩擦部位与轴振动探头距离较远，难以监测到1/n×的频率，这也符合波动时的频谱变化。

根原因确定：

综上所述，引起此次K-401汽轮机振动波动的原因如下：

（一）直接原因

蒸汽内细小杂质穿过汽轮机入口过滤器，在高速气流下打坏气封片，杂质与损坏的气封片卡在气封处，产生了动静摩擦，导致振动波动。

（二）间接原因

中压蒸汽管道内存在杂质。

（三）管理原因

1、中压蒸汽管道施工过程中质量管控不严格，未对施工后的管道进行检查，导致焊渣及碎裂的缠绕垫片钢带进入管道。

整改措施：

1、要求公司所有中压蒸汽管道施工时要加强质量控制，防止焊渣等杂物进入管道。

2、每次汽轮机检修时，打开清理入口过滤器

结论：通过RCA根原因分析，真正找到了汽轮机振动波动的根本原因，提出的有针对性的整改措施可以有效解决该汽轮机振动波动的问题，自本次检修后汽轮机未再次出现振动波动，问题得到圆满解决。

参考文献：

（1）旋转机械故障诊断实用技术 中国石化出版社 杨国安编著