催化裂化装置主风机组振动故障分析及对策

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1、催化裂化装置主风机组振动故障分析及对策【摘要】：本文结合国内某催化裂化装置的运行情况，针对其主风机组振动状况，主要分析了其振动故障的原因，并且针对其振动原因，提出相应的解决对策。【关键词】：催化裂化装置；主风机组；振动；故障；分析；对策屮图分类号：TQ031.31.故障基木情况国内某催化裂化装置，2011年11月3日，该装置四机组在检修完毕空负荷试车的过程中发现汽轮机进口端轴瓦（3721点）振动偏高故障。随着转速升高，振动呈上升趋势，且振动不稳定，转速升高到额定转速时，振动值时高时低，振动值最高达到70pm,现场采取提高油压、降低油温等措施，没有任何改观，振

2、动幅值仍然很高。经监测确定，0.45倍工频和2倍工频的振动幅值较大，判定为转子油膜失稳造成油膜涡动，同时，机组对中不良引起机组不规则异常振动。汽轮机的轴瓦为四油楔径向滑动轴承，资料表明，多油楔轴承稳定性和承载能力较高，发生油膜失稳导致油膜涡动可能性极小。需从轴承的承载能力及流体动力学方面的予以分析。振动的频谱图如图1所示，转速为3715r/min02.故障分析（1）轴承载荷特性系数轴承载荷特性系数如按（1）计算，它表明轴承承载是轴承偏心率和宽径比的函数。载荷特性：S二Pm屮2/1}3（1）式屮：Pm轴颈比压，Pm二F/BD；F轴承载荷；B轴承宽度；D轴颈直径

3、；屮轴承相对间隙，屮二各/D；8直径间隙，n润滑油特性系数；3旋转角速度。汽轮机转子重量3500kg,轴径D二0•加,轴瓦宽B二0.1m，径向轴瓦为四油楔轴瓦，半径方向最大轴瓦顶隙0.17mm,最大轴瓦侧间隙0.23mmo轴瓦相对间隙屮=0.46/200二0.0023mm,工作时润滑油动力黏度n=0.02Pa?S,工作转速为3720r/min,代入式（1）得出汽轮机径向轴承的特性系数为：S二0.16。可见，该汽轮机载荷特性系数S<1,说明此类轴承属于高速轻载轴承。高速轻载轴承油膜稳定性较差，容易发生油膜失稳故障。（2）油膜失稳分析关于油膜失稳的理论分析：转子

4、轴颈在轴承中稳定运行时轴承上的载荷必定与油膜反力相平衡，即作用在轴径上的力大小相等、方向相反，如图2所示。轴径在（）1位置，其载荷P和油膜反力R大小相等方向相反，01为轴承旋转时的平衡位置，当转子受到外界干扰时（如负荷变化，润滑油压波动等），轴颈移到02位置，其油膜反力为Rl,R1与P不再平衡，二者合力为F。合力F可以分解为径向分量Fr和切向分量Fu,径向分量Fr与轴径位移方向相反，是油膜稳定的弹性恢复力，而切向分量Fu,与轴径位移方向垂直，它有推动轴径围绕平衡中心继续旋转的趋势，这种运动称为涡动。涡动中如果涡动力大于油膜阻力，这时会引起油膜失稳。涡动中如果

5、涡动力小于或等于油膜阻力，这种涡动是稳定的。在实际观察中，拆下轴瓦进行检查，发现在转子轴颈位置与轴瓦的配合面上出现被拉毛的痕迹，同时在上轴瓦上发现一个直径为2mm的通孔。汽轮机上轴瓦上的小孔是装热电偶所用的，但没有安装热电偶，也未釆取措施封闭该孔，很明显该孔的存在阻碍了轴瓦表面高压油膜的形成，导致转子运行之后轴颈中心不能稳定在平衡中心，而是偏离一定的距离，因此会造成汽轮机振动偏大，且呈不稳定状态。这就是转子半速涡动的主要原因，但是实际上，转子涡动频率低于转速频率的一半，这是因为：润滑油在油楔入口（收敛区）受不断增大的压力作用速度逐渐减慢，而在油楔出口（扩散区

6、）受油楔压力作用会加速，速度分布上的差别使轴径涡动速度下降；另外，注入轴承中的压力油不仅被轴径带着做圆周运动，还向轴承两端泄油以带走工作时轴承的热量，即冇dQ/dtHO,所以Q<3/2,根据相关资料，半速涡动频率为工频的0.42〜0.48倍。轴径由于轴承的承载能力降低，使得轴颈与轴承的接触角发生变化，止确的接触部位两瓦快靠近中部位置，这时轴瓦油膜最稳定，由于轴颈处油膜形成不稳定，导致轴颈出现蘑损痕迹。（3）机组对屮误差较大经重新检查对中发现，机组对中存在较大误差，径向和轴向误差均超出对中曲线所要求的范围。1.故障处理措施（1）轴及轴瓦的处理用晶相砂子将轴上拉

7、毛的痕迹进行处理，提高了轴颈的粗糙度，将轴瓦个别地方的高点用三角刀进行刮研，增加了轴瓦与轴的接触面积，有利于油膜的形成，提高轴瓦的承载能力。另外轴瓦在检修前后的间隙值并没有多大变化，且都在标准之内（顶间隙为0.30〜0.358mm）。（2）油膜涡动的消除措施从本次拆检中，对汽轮机上轴瓦上的小孔进行分析，认为是多余的，而该孔的存在对油膜的形成有着破坏作用，决定将该孔堵住，以便形成稳定的油膜。（3）机组精对中和复测针对机组对中检查中发现的对中误差较大的问题，重新进行了机组精对中。经过多次复测，与冷态对中曲线相比较，径向和轴向误差均控制在0.05mm以内。2.结论

8、通过对汽轮机轴瓦处振动频谱的初步分析，判断为油膜失稳