謝才千（中海油氣（泰州）石化有限公司，江蘇泰州２２５３００）［摘 要］：某催化裂化裝置增壓機(jī)在某次開(kāi)機(jī)過(guò)程中，發(fā)生規(guī)律異響且振動(dòng)超標(biāo)的故障，利用狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段結(jié)合頻譜分析排查故障。發(fā)現(xiàn)機(jī)組振動(dòng)過(guò)大且規(guī)律性異響原因?yàn)楦咚佥S平衡鼓松動(dòng)，使得振動(dòng)規(guī)律性放大。將高速軸平衡鼓緊固后，并進(jìn)行了高速動(dòng)平衡，解決了增壓機(jī)異響及振動(dòng)大的問(wèn)題。［關(guān)鍵詞］：催化裂化；增壓機(jī)；異響；振動(dòng)；頻譜中圖分類(lèi)號(hào)：ＴＨ４３２ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ｂ文章編號(hào)：１００６－２９７１（２０２４）０２－００６２－０４１ 機(jī)組簡(jiǎn)介 催化裂化［１］是最復(fù)雜的煉油工藝過(guò)程之一。其核心動(dòng)力設(shè)備為主風(fēng)機(jī)組、增壓機(jī)、富氣壓縮機(jī)，被稱(chēng)為催化核心３機(jī)。增壓風(fēng)機(jī)［２］是將主風(fēng)機(jī)出口的空氣提壓后作為催化劑輸送的動(dòng)力風(fēng)、流化風(fēng)、提升風(fēng)，以保持反再系統(tǒng)催化劑的正常循環(huán)，在催化裂化裝置中扮演著至關(guān)重要的角色。某催化裝置增壓機(jī)１１－Ｃ１０３Ａ＆Ｂ機(jī)組型號(hào)為Ｄ１２０－１１４。增壓機(jī)為懸臂式，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)增速箱低速軸，通過(guò)齒輪嚙合帶動(dòng)高速軸，葉輪直接安裝在高速軸輸出端，聯(lián)軸器為膜片式聯(lián)軸器。電機(jī)軸承為滾動(dòng)軸承，齒輪箱軸承均為滑動(dòng)軸承，齒輪箱齒輪齒數(shù)未知。該裝置有兩臺(tái)同型號(hào)增壓機(jī)，一用
一備。主要工藝參數(shù)如表１，主要設(shè)備參數(shù)如表２。
２ 故障現(xiàn)象 ?。玻埃玻材辏翟拢保比眨聶C(jī)開(kāi)機(jī)，啟動(dòng)潤(rùn)滑油泵，潤(rùn)滑油系統(tǒng)壓力流量溫度正常。關(guān)閉出口閥、入口開(kāi)１０％，全開(kāi)防喘振閥。開(kāi)機(jī)后，短時(shí)間內(nèi)，設(shè)備出現(xiàn)間歇性的異響，伴隨陣陣“吼叫”聲，且在異響的同時(shí)軸承部位振動(dòng)大幅增加，隨即緊急停車(chē)?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備人員初步判定該現(xiàn)象是風(fēng)機(jī)喘振現(xiàn)象［３］。３ 故障采集 為了進(jìn)一步驗(yàn)證這一現(xiàn)象，排除因喘振帶來(lái)的干擾，決定拆除進(jìn)口蝶閥，改為直通大氣。出口流程改為放空，且出口蝶閥全開(kāi)。從工藝上排除因入口流量過(guò)低以及排氣管路堵塞可能造成的風(fēng)機(jī)喘振。由于該機(jī)組沒(méi)有安裝在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，也臨時(shí)在軸承部位加裝振動(dòng)傳感器。３.１ 數(shù)據(jù)采集方案本次測(cè)試只在齒輪箱兩端安裝了１個(gè)加速度探頭，電機(jī)未測(cè)數(shù)據(jù)，測(cè)點(diǎn)位置如圖１所示，使用ＢＨ７０００振動(dòng)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，方便連續(xù)采集振動(dòng)數(shù)據(jù)，便于后期分析。采集系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置如表３。３.２ 數(shù)據(jù)采集２０２２年５月１３日再次開(kāi)機(jī)。開(kāi)啟潤(rùn)滑油泵，啟動(dòng)增壓機(jī)，增壓機(jī)入口蝶閥由４０％的開(kāi)度快速開(kāi)到最大，此操作是防止因入口閥全開(kāi)導(dǎo)致啟動(dòng)過(guò)載。開(kāi)機(jī)后，電機(jī)振動(dòng)正常（未采集數(shù)據(jù)），齒輪箱振動(dòng)最高達(dá)到３５ｍｍ／ｓ，增壓機(jī)一直出現(xiàn)有規(guī)律的間歇性異常振動(dòng)大幅振動(dòng)，且伴隨陣陣“吼叫”聲。運(yùn)行１５ｍｉｎ后現(xiàn)場(chǎng)緊急停。在此過(guò)程中，ＢＨ７０００系統(tǒng)完整的記錄了機(jī)組齒輪箱振動(dòng)數(shù)據(jù)。４ 振動(dòng)分析 圖２為４個(gè)測(cè)點(diǎn)速度的時(shí)域圖譜，可以看到４個(gè)測(cè)點(diǎn)速度值同步變化， 振動(dòng)速度值最高到３５ｍｍ／ｓ左右，達(dá)到最高點(diǎn)之后隨即又下落。振動(dòng)高點(diǎn)的時(shí)間間隔約１８ｓ不等，基本與開(kāi)機(jī)過(guò)程中規(guī)律性的異響保持一致。從圖譜中可以看出４個(gè)測(cè)點(diǎn)同步變化，趨勢(shì)基本一致，因測(cè)點(diǎn)１的振幅相對(duì)較高，選中測(cè)點(diǎn)１，約２個(gè)周期進(jìn)行分析，截取波形如圖３：由于為離線(xiàn)采集數(shù)據(jù)，２個(gè)采集點(diǎn)的時(shí)間間隔約１.８ｓ不等，單次采集時(shí)間間隔為１ｓ?，F(xiàn)對(duì)Ａ點(diǎn)、Ｆ點(diǎn)、Ｇ點(diǎn)振動(dòng)波形進(jìn)行時(shí)域及頻域分析。Ａ點(diǎn)振動(dòng)幅值約４～６ｍｍ／ｓ，頻率主要以１２８Ｈｚ的高速軸轉(zhuǎn)頻－１倍頻為主，并伴隨多次諧波［４］，如圖４、５。其中５０Ｈｚ為低速軸轉(zhuǎn)頻。圖６和圖７為Ｆ點(diǎn)的時(shí)域和頻域分析。Ｆ點(diǎn)振動(dòng)幅值約４０ｍｍ／ｓ，頻率主要以１２８Ｈｚ的高速軸轉(zhuǎn)頻為主，并伴隨多次諧波。對(duì)比Ａ點(diǎn)，振動(dòng)幅值有明顯提高，并體現(xiàn)在高速軸轉(zhuǎn)頻－１倍頻的增加為主。圖８、９是Ｇ點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)域和頻域圖，Ｇ點(diǎn)時(shí)域及頻域特征與Ａ點(diǎn)類(lèi)似，說(shuō)明振動(dòng)可以復(fù)原。圖１０是測(cè)點(diǎn)１約３個(gè)振動(dòng)周期的瀑布圖，結(jié)合瀑布圖上看，基本可以認(rèn)為在每一個(gè)周期中，其振動(dòng)增大主要由一倍頻引起，且振動(dòng)可以恢復(fù)。從多個(gè)周期來(lái)看，基本保持了振動(dòng)的相似性。由于沒(méi)有增加鍵相探頭，對(duì)轉(zhuǎn)子的相位變化不能進(jìn)行測(cè)量，但從振動(dòng)的相似的周期變化可以判斷，相位與軸振值趨勢(shì)應(yīng)該為同步變化。從工藝流程上，增壓機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行后，進(jìn)出口管線(xiàn)直通大氣，排除了入口流量低，出口管阻高導(dǎo)致的增壓機(jī)喘振問(wèn)題。結(jié)合頻譜分析，頻段上沒(méi)有低頻成分，可以認(rèn)為間歇性異常大幅振動(dòng)，且伴隨陣陣“吼叫”聲，不是喘振。以１倍頻變化為主的不穩(wěn)定的間歇性振動(dòng)主要考慮以下故障類(lèi)型碰摩［５］、轉(zhuǎn)子不平衡［６］、聯(lián)軸器的不對(duì)中［７］、松動(dòng)［８］等。由于發(fā)生轉(zhuǎn)子不平衡在時(shí)域上振動(dòng)相對(duì)比較穩(wěn)定，即使突發(fā)性增大后也會(huì)趨于穩(wěn)定，排除轉(zhuǎn)子不平衡故障。當(dāng)發(fā)生聯(lián)軸器不對(duì)中時(shí)，振動(dòng)同樣表現(xiàn)的相對(duì)穩(wěn)定，且隨著增壓機(jī)機(jī)組負(fù)荷變化。機(jī)組啟動(dòng)，閥門(mén)開(kāi)度正常后，機(jī)組負(fù)荷不會(huì)發(fā)生變化，如存在不對(duì)中等情形，振動(dòng)應(yīng)該是穩(wěn)定的，因此基本可以排除聯(lián)軸器的不對(duì)中引發(fā)的振動(dòng)。綜上所述，增壓機(jī)的類(lèi)規(guī)律性的振動(dòng)應(yīng)該為動(dòng)靜碰磨或部件松動(dòng)導(dǎo)致，其相應(yīng)的振動(dòng)特征在頻譜上能得到對(duì)應(yīng)的表征。５ 檢修處理 根據(jù)振動(dòng)監(jiān)測(cè)的初步分析結(jié)果，維修的重點(diǎn)在于排查可能存在的碰磨和松動(dòng)部位。檢查氣封與轉(zhuǎn)子部位，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有動(dòng)靜組件碰磨的痕跡。檢查四處徑向軸瓦，沒(méi)有任何異常。最終懷疑的方向轉(zhuǎn)移到松動(dòng)，對(duì)增壓機(jī)的地腳螺栓進(jìn)行力矩的復(fù)合，無(wú)異常。唯一可能發(fā)生松動(dòng)的部件僅剩下高速軸的平衡鼓。因不了解高速軸平衡鼓的固定方式，將高速軸返回制造廠(chǎng)，對(duì)平衡鼓重新緊固，達(dá)到與高速軸徑裝配為過(guò)盈配合并作動(dòng)平衡處理，恢復(fù)平衡。再次安裝開(kāi)機(jī)后，增壓機(jī)振動(dòng)恢復(fù)正常。振動(dòng)值一直保持在２ｍｍ／ｓ以下，且穩(wěn)定。６ 結(jié)語(yǔ) 增壓機(jī)平衡鼓的松動(dòng)，在振動(dòng)頻譜上表現(xiàn)了明顯的特征。在高轉(zhuǎn)速下，由于松動(dòng)同樣會(huì)導(dǎo)致高速軸與平衡鼓相互碰磨。當(dāng)摩擦生熱后，在某一瞬間，相互貼合緊固，振動(dòng)恢復(fù)。隨后，又發(fā)生松動(dòng)，振動(dòng)增大，產(chǎn)生碰磨，如此往復(fù)。在振動(dòng)上表現(xiàn)出以１倍頻變化為主的間歇性的振動(dòng)。（１）狀態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)于設(shè)備的故障診斷具有重要意義，為設(shè)備的維修指明了方向，避免了盲拆過(guò)修。（２）增壓機(jī)出現(xiàn)類(lèi)規(guī)律的異響，除喘振等由于工藝原因引起的故障外，也可能由于設(shè)備的安裝質(zhì)量，部件的松動(dòng)等機(jī)械原因造成，故障分析要全面。（３）振動(dòng)趨勢(shì)波動(dòng)，以１倍頻為趨勢(shì)變化主導(dǎo)因素，相位與軸振值趨勢(shì)同步變化，趨勢(shì)變化持續(xù)時(shí)間以及趨勢(shì)變化間隔時(shí)間不等，并且軸振值和相位可基本復(fù)原的振動(dòng)是碰磨的表現(xiàn)。參考文獻(xiàn)：［１］ 唐敬坤．催化備用主風(fēng)機(jī)啟機(jī)后振動(dòng)異常的分析［Ｊ］．自動(dòng)化應(yīng)用，２０２３，６４（１７）：１２９－１３１．［２］ 代彬，刁全，杜鵬．石油化工催化裂化裝置離心式增壓機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)［Ｃ］．第十八屆沈陽(yáng)科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，２０２１：５．［３］ 付嘉寧，周家怡．一種石油化工離心壓縮機(jī)防喘振控制技術(shù)［Ｊ］．中國(guó)科技信息，２０２３，（２０）：１０７－１０９．［４］ 趙麗娜，王猛，鐘震宇，等．振動(dòng)諧波產(chǎn)生原因分析及其應(yīng)用［Ｊ］．天然氣與石油，２０２１，３９（０５）：１０７－１１４．［５］ 宋立遠(yuǎn)，梁魁西，陶本勇．汽輪發(fā)電機(jī)組碰摩特征提取技術(shù)研究［Ｊ］．工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，２０２２，３５（１２）：１２３－１２４．［６］ 段維維．離心泵轉(zhuǎn)子不平衡與不對(duì)中故障檢測(cè)方法研究［Ｄ］．安徽工程大學(xué)，２０２３．［７］ 宮羽麗，牛慶良．汽動(dòng)給水泵組齒式聯(lián)軸器不對(duì)中故障診斷研究［Ｊ］．石油和化工設(shè)備，２０２３，２６（０５）：８９－９２．［８］ 王海飛，陳果．連接件松動(dòng)的非同步振動(dòng)響應(yīng)特征分析與驗(yàn)證［Ｊ］．工程力學(xué)，２０１６，３３（０４）：２２５－２３２．作者簡(jiǎn)介：謝才千（１９９１－），男，工程師，碩士，現(xiàn)就職于中海油氣（泰州）石化有限公司，主要從事動(dòng)設(shè)備管理工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉｅｃｑ＠ｔｚｐｅｃ.ｃｏｍ.ｃｎ
