王勇

(中国石化集团南京化学工业有限公司，江苏南京 210048)

中国石化集团南京化学工业有限公司煤化工部合成装置TK602蒸汽透平机为一级氨冷冻螺杆压缩机组，主要作用是为低温甲醇洗装置和空分装置提供冷量。在下游用户开工或减负荷生产时，氨合成系统中的产品氨将从二级氨排放罐(压力2.5 MPa，温度1.4 ℃)改送至闪蒸罐减压、闪蒸(绝压0.08 MPa，温度-38 ℃)，液氨送常压储罐，蒸发后的气氨送至一级氨冷冻压缩机入口。

机组采用蒸汽透平机作为驱动机，工作转速为1 620 r/min，入口蒸汽来自中压蒸汽管网，压力3.82 MPa，温度420 ℃左右，经膨胀做功后出口压力为1.0 MPa，温度320 ℃左右，再经过止逆阀送往低压蒸汽管网。该蒸汽透平机由德国KKK公司制造，采用单级悬臂背压式结构，主要由蜗壳、叶轮与齿轮箱组成，齿轮箱高速轴与叶轮相连，低速轴与压缩机相连。高速、低速轴两端由可倾瓦式径向轴承支撑，具有较好的稳定性，每个瓦块可绕支点做微小的摆动，以适应合适的工作位置，使每个瓦块都能形成收敛的油楔，瓦块与轴径形成的油楔可以在运行参数(负荷、速率、润滑油黏度等)改变的情况下，自动调整为合适的形状，由此不会产生失稳分力；瓦块位置能自动调整，使每个瓦块上产生的油膜力均通过支点和轴径中心，即总保持外载荷交于一点，因此不会产生一个使轴径涡动的切向分力。齿轮箱结构及可倾瓦式径向轴承见图1。

图1 齿轮箱结构及可倾瓦式径向轴承实物照片

高速轴每个轴承上分别设有2个振动探头，靠近叶轮侧位号为VI26751X/Y，靠近压缩机侧位号为VI26752X/Y，每个轴瓦下瓦上均装有2个双支热电阻来测量瓦温。热电阻安装位置实物图见图2。

图2 热电阻安装位置实物照片

1 设备故障现象

TK602蒸汽透平机高速轴VI26751X/Y、VI26752X的3个测振点的振动值在同一时间突然出现增大现象，同时靠近压缩机侧轴瓦上一温度点显示温度值突变到0 ℃。

该蒸汽透平机振动停机采用四取二联锁方式，靠近叶轮侧VI26751X/Y联锁设定值58 μm，报警值46 μm，靠近压缩机侧VI26752X/Y联锁设定值为54 μm，报警值38 μm，因只有VI26752X一点振动值达到联锁设定值，另两个点VI26751X/Y振动值虽有增加但未达到联锁设定值，故未触发振动联锁停机。

2 故障原因分析和处理

TK602蒸汽透平机突发振动值变大后，对设备进行了排查。

1)运行参数检查。检查机组振动突变前后，蒸汽透平机进气压力、进气温度、螺杆压缩机负荷等工艺参数，各工艺参数均无明显变化。

2)振动值真假检查。对机组的振动联锁进行临时解除，将振动值最大的VI26752X(73.844 μm)和振动值最小的VI26752Y(25.820 μm)接线进行在线对调，测量结果分别为VI26752X(24.213 μm)和VI26752Y(72.654 μm)，确定振动值变大为真实情况。

3)测温电阻检查。该电阻型号为PT100热电阻，环境温度在0 ℃时标定电阻值为100 Ω，随着测量温度的变化，电阻值会发生相应的变化。但现场测量发现突变到0 ℃的温度点电阻值为坏值，而且其所在位置处备用测温电阻值也为坏值，据此判断温度点已断裂。

4)调整机组运行参数进行试验。以现有负荷为基准，分别增加、减少5%负荷，振动值随之明显变化，但负荷调整结束后，振动趋势随即保持稳定。

根据振动突变与温度突变在同一时间发生，结合温度探头的安装位置，通过上述检查、试验后，得出基本判断：温度探头断裂后，瓦块自由摆动受到影响，瓦块无法自动调节到最佳工作位置，因此振动突然增大，但在此运行参数下振动趋势可以维持平稳；在运行参数调整过程中，轴瓦自动调节不能完全适应工况要求，振动值发生变化，参数稳定后振动趋势也随之稳定。此次振动突然增大与热电阻断裂影响可倾瓦自动调节有关。

考虑到TK602蒸汽透平机停车对公司生产经营影响较大，鉴于振动可控，讨论决定维持机组运行参数不变，监控运行，经过一段时间观察，机组振动趋势平稳，安全可控，可以监控运行。

3 结论

TK602蒸汽透平机是合成装置冷冻单元的关键设备，此次通过故障分析及处理虽然暂时解决了问题，但也给机组长周期稳定运行留下了隐患，暴露了大机组管理中存在的问题，今后将规范大机组管理，按标准要求进行管理、使用、维护、修理，保障设备本质安全，避免此类事件的再次发生。