石油化工裝置背壓式汽輪機運行維護技術(shù)探討

張作佳，于佳，姜濤，黃斌

（1.中國石油吉林石化公司合成樹脂廠， 吉林 吉林 132021）

（2.中國石油吉林石化公司倉儲中心東部站， 吉林 吉林 132021）

（3.中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司， 四川 成都 610051）

為確保汽輪機機組安全地長周期運行，運行人員在掌握并嚴格執(zhí)行運行規(guī)程的同時，應(yīng)了解機組的工作原理、結(jié)構(gòu)、性能，熟悉裝置工藝流程對機組運行的要求及不同工況下汽輪機工作條件及特性變化的規(guī)律，熟悉調(diào)整、操作部件及儀表的功能和使用方法，對主要操作數(shù)據(jù)、監(jiān)視極限值應(yīng)能熟記。運行人員要不斷地總結(jié)經(jīng)驗，及時、正確處理各種異常情況，消除隱患，預(yù)防事故的發(fā)生。

運行部分包括監(jiān)視的內(nèi)容，監(jiān)視的目的在于確保運行的安全、高效。機組運行的安全性也就是它的可靠性，可靠性是影響機組、裝置運行經(jīng)濟性最主要的因素，通常，可靠性是指在預(yù)期的運行時間內(nèi)，機組應(yīng)保證正常運轉(zhuǎn)，達到規(guī)定的負荷，運行參數(shù)在正常范圍內(nèi)，零部件在正常壽命期限內(nèi)不發(fā)生損壞。為防止由于操作不當(dāng)或偶發(fā)因素引起設(shè)備損壞事故的發(fā)生，汽輪機配置有監(jiān)視、安全和保護設(shè)備。監(jiān)視器用于指示運行參數(shù)，如壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等，從中知悉運行參數(shù)的特征，發(fā)現(xiàn)與設(shè)定值的偏差；安全機構(gòu)的作用是在運行參數(shù)達到保護機構(gòu)動作值之前先作動作；保護機構(gòu)的功能是一旦出現(xiàn)運行參數(shù)達到限定極限值的危險工況時，自動或手動迫使機組緊急停機。機組運行時，操作人員應(yīng)對運行參數(shù)經(jīng)常觀察，根據(jù)顯示和記錄的檢測數(shù)據(jù)分析、判斷運行狀況。

機組的運行安全不能完全依賴監(jiān)視設(shè)備，操作人員應(yīng)對設(shè)備運轉(zhuǎn)情況作定期巡視，要注意檢查蒸汽、油、水有無泄漏，還要對輔助設(shè)備運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行檢查，絕不可掉以輕心。一旦發(fā)現(xiàn)異常、要迅速查明故障原因，及時處理。

汽輪機由成千上萬個不同功能、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)的零部件構(gòu)成?？赡苡捎诩庸ぶ圃旆矫娴娜毕?，安裝、檢修質(zhì)量的不良，運行操作不當(dāng)以及一些偶然的因素造成汽輪機運行故障，本文列舉了一些常見運行技術(shù)措施，主要由多年從事現(xiàn)場服務(wù)人員在汽輪機現(xiàn)場處理問題的經(jīng)驗匯總而成。由于汽輪機的用途、運行條件、操作習(xí)慣不同，需將機組運行中出現(xiàn)的問題及故障特征、處理過程及結(jié)果反饋給制造商，以便不斷提高汽輪機設(shè)計、制造、服務(wù)的水平。

1 運行技術(shù)

主汽門前蒸汽參數(shù)變化范圍： 壓力3.9-4.2MPa(a)；溫度320-360℃。允許主汽門前壓力不超過4.3MPa運行，但全年超壓運行時間累計不超過12h；允許主汽門前溫度不超過388℃運行，但全年超溫運行累計不超過80h，超溫時短暫波動不超過15min。

為了保證機組安全經(jīng)濟地運行，汽輪機應(yīng)嚴格控制在“熱力特性曲線”所規(guī)定的工況范圍內(nèi)運行。汽輪機減負荷運行，汽輪機的進汽參數(shù)或排汽壓力偏離規(guī)范值時，汽輪機的運行應(yīng)按照“熱力特性曲線”中的要求執(zhí)行；為了使汽輪機各部件有足夠的均勻的壽命，推薦汽輪機長期運行時所帶的電負荷在額定負荷的三分之一以上。

1.1 啟動與帶負荷

凡停機時間在12h以內(nèi)，為熱態(tài)啟動。其他情況下汽輪機啟動則為冷態(tài)啟動。汽輪機在啟動和升速過程中，可全開主汽門，而汽輪機進汽可由調(diào)節(jié)門直接控制。

主汽閥為單座球形閥，閥碟的端部為球形。閥碟與閥座必須仔細研磨，以保證密封的完全吻合。啟動時，先打開預(yù)啟閥，減小了閥碟前后的壓差，從而減小了閥門提升力。閥座與閥殼采用熱壓裝配保證過盈，閥座帶有一段擴散段減少蒸汽流動損失。預(yù)啟閥開足后閥桿繼續(xù)移動帶動閥碟開啟，主汽閥總行程為52mm。閥碟上方由定位塊固定，主汽閥開到位后定位塊與閥蓋配合緊密完全吻合，達到了密封的效果。閥桿漏汽，與汽封抽汽器相連。閥桿采用石墨環(huán)填料密封，閥桿和閥桿襯套的表面均經(jīng)過氮化以提高耐磨性。在閥碟外裝有一個不銹鋼蒸汽濾網(wǎng)，能防止汽流中的機械雜質(zhì)進入汽輪機的通流部分。

1.2 汽輪機冷態(tài)啟動及時間分配

汽輪機冷態(tài)啟動應(yīng)遵守以下各點：盤車機構(gòu)先投入工作，各疏水閥開啟，當(dāng)采用排大氣啟動時，逐漸開啟隔離閥的旁路閥，之后緩慢開啟隔離閥，按規(guī)程規(guī)定的升壓、升溫速度進行暖管，在主氣閥前壓力達到額定值后全開隔離閥；轉(zhuǎn)子沖轉(zhuǎn)后，須檢查確認盤車機構(gòu)閉鎖在退出位置；在沖動轉(zhuǎn)子和低速暖機階段，要充分注意疏水，疏水口冒出無色蒸汽時，可適當(dāng)關(guān)閉該疏水閥。

汽輪機冷態(tài)啟動時間分配如下：

沖轉(zhuǎn)后升速至 1200r/min 4min；

檢查并維持 1200r/min 20min；

均勻升速至 3600r/min 8min；

檢查并維持 3600r/min 30min；

均勻升速至 5600r/min 7min；

檢查并維持 5600r/min 10min；

均勻升速至 7600r/min 2min；

檢查并維持 7600r/min 20min；

均勻升速至 8788r/min 5min；

合計 106min

1.3 汽輪機熱態(tài)啟動及時間分配

熱態(tài)啟動應(yīng)遵守：進入汽輪機的主蒸汽溫度應(yīng)高于汽缸進汽室溫度30℃以上，嚴禁出現(xiàn)冷卻；在沖動轉(zhuǎn)子前2h轉(zhuǎn)子應(yīng)處于連續(xù)盤車。

汽輪機熱態(tài)啟動時間分配如下：

沖轉(zhuǎn)后升速至 1200r/min 2min；

檢查并維持 1200r/min 3min；

均勻升速至 3600r/min 5min；

檢查并維持 3600r/min 3min；

均勻升速至 5600r/min 2min；

檢查并維持 5600r/min 2min；

均勻升速至 7600r/min 2min；

檢查并維持 7600r/min 2min；

均勻升速至 8788r/min 3min；

合計 24min

在升速過程中，檢測汽輪機各項指標(biāo)：機內(nèi)聲響、軸承溫度、軸位移、油壓、軸振等。在冷態(tài)啟動時，如振動值超標(biāo)，則應(yīng)降低轉(zhuǎn)速至振動消除，維持此轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)約30min，再升速，如振動仍未消除，需再次降速運轉(zhuǎn)120min，再升速，如振動仍未消除，則必須停機檢查。在熱態(tài)啟動時一旦超過此數(shù)值則應(yīng)繼續(xù)升速或加負荷，并且密切關(guān)注振動的變化，若有繼續(xù)變大的趨勢則應(yīng)停機，等機組溫度場比較均勻后再重新啟動。

2 維護技術(shù)

2.1 汽輪機運行中的維護

在汽輪機起動、運行、停機的不同階段，借助監(jiān)視儀表，通過正確操作，使汽輪機處于最佳工作狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)不正確情況時，對故障趨勢做出判斷，那些不危及安全而一時不能消除的缺陷，要及時調(diào)整或限制機組的運行工況，同樣要作好詳細的記錄，為確定檢修時間、項目提供依據(jù)；要求立即停機的嚴重故障，應(yīng)果斷停機，避免事故擴大。通常故障可分為兩類：第一類是不受運行時間影響的因素，如基建施工質(zhì)量、設(shè)計和制造水平、安裝、檢修時裝配、調(diào)整不當(dāng)?shù)?；第二類是與運行時間有關(guān)的因素：如正常的磨損、腐蝕、變形，材料老化，使用壽命到期、積垢等。

2.2 停機時的維護

(1)十天以內(nèi)的停機：關(guān)死蒸汽管道疏水系統(tǒng)；定期通入熱空氣或使用抽氣器以保持汽輪機內(nèi)部干燥；外部加工表面涂以防銹漆；每天將汽輪機轉(zhuǎn)子盤車1-1/3圈，轉(zhuǎn)動時應(yīng)先開啟主油泵。

(2)三個月以內(nèi)的停機：十天以內(nèi)停機的維護項目外，增加下列項目。

(a)堵塞端部軸封；(b)各零部件解體，涂防銹油；(c)汽機通流部分防銹。

(3)三個月以上的停機須拆汽輪機缸大蓋，將通流部分表面涂保護油層。

2.3 停機

停機一般分為兩種情況：正常停機和緊急停機。按事先計劃安排，稱為計劃停機或常規(guī)停機；機組運行中因設(shè)備故障或發(fā)生事故不能繼續(xù)運行，為避免事故擴大而采取的強迫停機屬緊急停機。

停機后潤滑油系統(tǒng)仍需運行一段時間，以冷卻軸頸等部件，在冷油器出油溫度≥35℃，前軸承回油溫度＜40℃，且油泵停運后軸承溫升小于15℃時，油泵、冷油器可停止工作。

正常停機在減負荷、降低運行轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速降至下限后，運轉(zhuǎn)約30min后，速關(guān)停機，主汽門，調(diào)節(jié)汽閥關(guān)閉。

3 小結(jié)

汽輪機是石油化工裝置大型設(shè)備，其運行維護技術(shù)非常重要。本文較詳細地介紹了汽輪機的運行和維護技術(shù)，希望能夠給汽輪機的安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、長周期、滿負荷運行提供一些幫助。

◆參考文獻

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