广东茂化建集团有限公司 广东茂名 525000
摘 要：主风机组是催化裂化装置的核心设备，也是油厂节能效果最为显著的大型机组，机组在生产中运行的好坏直接影响到整个炼油厂生产的平稳和安全。主风机组作为催化裂化装置的核心设备，必须连续运转，主风机停止运转，催化裂化装置也就停止生产。基于此，本文主要就某主风机组因管道应力导致异常振动展开分析讨论。
关键词：炼油装置；异常振动；主风机组
前 言：
催化裂化装置主风机组（主风机组结构简图如图1所示）是用于保障再生器烧焦用风的主要装置，但在主风机组的实际工作中，容易受到一些因素干扰，造成主风机组出现异常。故此，本文展开对催化裂化装置主风机组因管道应力导致异常振动的问题研究，提出有效解决措施，旨在发挥主风机组的功能，提升催化裂化效果。
一、某炼油厂主风机振动异常实例分析
某炼油厂1#催化主风机组因烟机转子故障更换烟机转子，并对风机转子进行检修，完成检修后，于当日引入烟气预热，数小时后从备用风机切换到主风机，且运行参数一切正常。但是机组运行半个月后，烟机轴振动突然上升；风机高压X从66μm到85μm，风机低压侧变化幅度稍小。经分析，风机高压X、Y、烟机后Y轴振动通频值的上升主要是由二倍频增长引起的。
.png)
图1 主风机组结构简图
现场进行工艺调整，将烟机蝶阀从67%关小至57%，风机处理量基本不变，电机做功增加约300kW，相当于烟机做功减少300kW，风机轴振动开始下降，烟机后X/Y振动上升，振动平稳后，风机高压Y略高于波动前，其他通道均低于波动前，烟机后X/Y高于波动前，烟机后X为46μm到75μm。风机轴振动通频值下降主要是由二倍频下降引起的，烟机振动增长主要是工频幅值的上升。继续运行十多个小时后，烟机后X最高达到85μm，轴承座测点9H也从之前的5.1mm/s上升到7.2mm/s，风机两侧轴振动较为稳定。
通过现场振动测试数据和在线系统数据分析，造成轴振动异常上升的原因可能为：①烟机与风机之间的联轴器工作异常；②烟机与风机轴对中异常。建议停机检查联轴器是否有松动、内外齿的咬合情况，检查轴对中情况。随后决定主风机开始切换备机，在降负荷时发现烟机轴振有明显下降，烟机后X从85μm到48μm，机组之后停机。
停机后检查发现：主风机—烟机机组对中数据存在较大偏差，左右径向偏差200μm，上下偏差830μm。分析轴系对中为何会出现如此大的偏差，主要原因为主风机下蜗壳和管道过热后（主风机出口温度160℃）应力释放，管道蠕变顶起主风机蜗壳。
通过紧急抢修，调整主风机—烟机机组对中数据，并对主风机高压端（出口）进行管道加固（图2），机组重新启动烟机，完成切换，主风机运行参数良好。
.png)
图2 催化主风机出口管道加固处理
二、基于上述主风机振动异常的管道应力讨论
压力管道应力通常是由于外载荷直接产生或是在变形协调过程产生的。目前比较通用的分类方法是将压力管道中的应力分为3大类：一次应力、二次应力和峰值应力。一次应力是指平衡外加机械载荷所必需的应力；二次应力是指相邻部件的约束或结构自身约束所引起的应力。二次应力不是由外载荷直接产生的，其作用不是为平衡外载荷，而是结构在受载时变形协调而使应力得到缓解；峰值应力是由于载荷、结构形状突变而引起的局部应力集中的最高应力值，是引起疲劳破坏或脆性断裂的可能根源。
一般压力管道上所产生的二次应力主要考虑由于热胀冷缩以及位移受到约束所产生的应力。大直径薄壁管道受到径向膨胀的影响，管道易发生塑性变形，如应力超出极限会引发安全事故。在炼油装置部分大机组开机过程中，由于介质温度较高，很容易导致管道受热产生蠕变，从而改变机组轴系的相对位置，导致机组出现振动异常现象。甚至很多机组会因为轴系位置发生较大改变，而不得不停机进行调整。
当管道集合形状发生急剧变化时，因为几何不连续产生的应力集中，位移范围与直管相比有所增加。适当地在管道上增设膨胀节，改善管系的柔性，能有效减少管道因应力集中而对轴承座产生的轴向推力。尤其对于高温介质运行的烟气管道或者汽轮机蒸汽管道，需要增设多处膨胀波纹管。当出现本文所述故障时，可检查主风机进出口管道的支吊架设置及安装是否合理，保证管道受力均匀，膨胀自由。同时，在主风机出口管道上增设限位硬支撑，加强管道支撑，防止管道在运行中受应力而不能有效支撑引起管道中心上下移动。
总之，当主风机组出口管道应力超过技术文件要求时，将会对主风机振动异常有着较大的影响。在这一过程中，管道受产生的推力会对风机缸体产生拉动和对风机轴承座产生位移和形变，导致主风机组异常振动。异常振动不仅影响机组的安全平稳运行，振动达到一定幅值则需停机处理，直接影响生产运行，产生较大的经济损失。因此对机组管道支撑和限位器需要进行日常维护和调整，以确保机组管道受力均匀、膨胀自由。此外，主风机组异常振动问题具有一定的复杂性，尤其是烟机轴振动异常波动，在解决过程中，要充分了解机组运行的历史数据，进行综合分析，能够对问题产生的根源予以把握，彻底将异常振动问题解决，保证主风机组的安全平稳运行。
三、小结
总之，在炼油装置中，主风机组作为催化裂化装置的核心设备，必须连续运转，主风机停止运转，催化裂化装置也就停止了生产。在实际工作中，其容易受到一些因素干扰而出现异常。本文对其因管道应力导致异常振动的问题进行了相关研究，以期为今后的相关工作提供参考。
参考文献
[1]佘晟凯.主风机组冒油和振动异常的分析和排查[J].化工管理，2017(35).
[2]屈双军，苟盛平，张银.烟气轮机—主风机组转子不对中故障分析及诊断方法[J].石油和化工设备，2016，19(07).
[3]张晓光.主风机组防喘振控制分析与优化[D].内蒙古大学，2015.
[4]谢红初.管道应力导致主风机组异常振动及消除措施[J].设备管理与维修，2020(09).
[5]李多民.典型化工机器基本理论[D].中国石油化工集田公司，2003.
[6]胡安定.石油化工设备维护检修技术[D].中国石化出版社，2016.