【乐虎集团的官方网站 】1、引言

 

　　离心nianxiangyuan 以其可靠性高、体积小、工作流量大的特点在石油化工、制药、冶金等行业得到广泛的应用，被称为心脏设备，nianxiangyuan 的故障将严重影响企业的生产经营[1]。
 

 

　　天然气管道nianxiangyuan 组通常包括驱动设备、离心nianxiangyuan 、齿轮箱、润滑油系统、工艺阀组、辅助供电系统、机组控制系统等组成。对于高度自动化控制的离心nianxiangyuan 组，其控制回路较多、控制程序复杂，从机械施工到投产成功需要长达数月的时间。西门子PCS 7系统是世界先进的自动化解决方案，广泛应用于各工业领域，大量nianxiangyuan 机组控制系统采用的是PCS 7系统[2]。其生动的组态画面、变量记录、报警记录对nianxiangyuan 故障分析、排除提供了便捷。

 

　　2、变频驱动离心nianxiangyuan 常见故障分析

 

　　2.1 工艺阀门故障

 

　　离心nianxiangyuan 的开机与关机有严格的阀门控制逻辑顺序，远程控制阀门的故障会导致开机或者关机失败，甚至跳闸。图2为某离心nianxiangyuan 工艺流程示意图。
 

 

　　阀门故障排查应遵循一定的检查顺序：

 

　　（1）按照接线图找到故障阀门回路，检查控制柜内供电是否正常；

 

　　（2）检查阀门的仪表风供气管线（如果是气动阀门）是否堵塞，仪表风压力是否正常，阀门限位开关是否正常。

 

　　案例：某离心nianxiangyuan 组夜晚进行72h连续运转测试期间，防喘振阀突然全开，入口压力持续升高至压力控制阀动作点，站内天然气进入放空管线燃烧，3min后nianxiangyuan 自动停机。夜晚值班人员切换到备用nianxiangyuan 运行。

 

　　厂家通过PCS7系统调出nianxiangyuan 各工艺参数曲线，发现防喘振阀s*先动作开启至全开状态，nianxiangyuan 转速并未升高，持续3min后机组控制系统自动发出停机指令，正常停机；检查报警记录，发现机柜内部保险故障报警，喘振保护报警；观察组态画面发现入口ESD阀门处于关闭状态；打开机组控制系统机柜发现入口ESD阀门供电保护开关触发，可判断为入口ESD阀门故障。排查机组控制系统机柜ESD阀门供电回路，以及ESD阀门仪表风系统、执行机构后，发现阀门限位开关受潮生锈，更换限位开关后，阀门开关功能正常。

 

　　2.2 干气密封系统故障

 

　　离心nianxiangyuan 干气密封系统的作用是防止工艺介质的轴端泄漏。干气密封由动环和静环组成，nianxiangyuan 运行过程中动环和静环之间会形成气膜，气膜使两个密封端面完全分离，并保持一定的密封间隙，一般为几微米，如此小的间隙使介质的泄漏量很小[3-4]，另有仪表风（或者氮气）作为隔离气防止润滑油污染干气密封环。图3为干气密封供气工艺流程示意图（A1、A2为供气口）。
 

 

　　干气密封环精密的结构对密封气的洁净度有较高的要求，因此密封气在进入密封环之前要经过调压、过滤、加热（如需）、流量限制等。

 

　　案例：某天然气处理厂在调试过程中进行一台离心nianxiangyuan 的喘振测试，关闭出口阀门，开启防喘振阀使天然气循环，并通过改变nianxiangyuan 的转速和防喘振阀的开度测量喘振点。测试过程中干气密封滤芯先后堵塞8个，每个滤芯价格高达两万元。同时，滤芯较长的供货周期严重影响到了nianxiangyuan 的后续调试。

 

　　密封气取气点一般设于nianxiangyuan 出口法兰处，以及外输管线处各一个。待机状态下，外输管线中的介质作为密封气；nianxiangyuan 正常运行时，控制系统自动切换使用出口法兰处的高压介质作为密封气。喘振测试时，工艺管线尤其是nianxiangyuan 后的空冷器管束内的杂质在循环过程中，通过nianxiangyuan 出口法兰处的密封气供气管线进入干气密封盘的滤芯内，使精度高达5μm的滤芯堵塞。一旦滤芯破裂，干气密封环及nianxiangyuan 本身会产生不可恢复的损坏。
 

 

　　为保证nianxiangyuan 喘振测试时干气密封系统不再受到污染，可强制打开外输管线的干气密封供气阀门，关闭nianxiangyuan 出口法兰处的干气密封气源开关阀，使用外输管线中的介质作为密封气。

 

　　离心nianxiangyuan 干气密封系统对介质中的固体颗粒、粉尘、液滴很敏感，nianxiangyuan 调试时必须保证密封气的洁净，对工艺管线等相关设备进行吹扫后需充氮气保护。也有项目在调试期间使用临时轴端密封开启nianxiangyuan 对管线进行吹扫，但这样会增加调试成本。另外在喘振测试前，使nianxiangyuan 负载运转是绝大多数nianxiangyuan 制造商不能接受的，图4为John Crane生产的干气密封环。

 

　　案例：某离心nianxiangyuan 调试期间，火炬放空量比平时明显增加。nianxiangyuan 机组处于非带压状态。现场逐一排查各区块，z*终将放空气源锁定在nianxiangyuan 单元。检查nianxiangyuan 单元进出口阀门发现并无泄露，但是nianxiangyuan 本体内的压力始终处于微正压状态；干气密封供气压力调节阀前后压差高于设计压力。对照干气密封工艺流程图，检查管线中的限流孔板发现压力调节阀后的限流孔板没有安装，重新安装后放空量正常。

 

　　nianxiangyuan 处于非带压待机状态下，干气密封系统会自动从外输管线取气，限流孔板的缺失会增大密封气的供应量，导致大量天然气通过迷宫密封进入nianxiangyuan 内部，由nianxiangyuan 进出口进入工艺管线的放空系统。 

 

 　　2.3 润滑油系统故障分析

 

　　润滑油系统是nianxiangyuan 重要的辅助系统，为nianxiangyuan 轴承、齿轮箱（如有）、电机轴承（如需） 提供一定压力、一定温度的洁净润滑油[5]。润滑油系统的以下设计特点需要注意：为保证过滤器、油冷器、仪表等充满润滑油，其工艺、仪表管线设置有较多的回流管线；压力调节一般采用自力式压力调节阀，其取压点是位于橇边的供油管线。

 

　　可能出现的故障主要有油压过低报警、过滤器压差高报警、油温报警。

 

　　油压过低需检查润滑油管道是否漏油，过滤器是否堵塞，压力变送器的回油管线是否关闭。

 

　　过滤器压差高报警，需立即切换到备用过滤器并更换滤芯，差压计引压管内的气体也会影响测量结果，需通过放空阀门排气。

 

　　润滑油站设置有电加热器保证足够高的开机温度（约35℃），油冷器和温控阀保证供油温度的稳定（约45℃）。油温过高一般是电加热器温度开关故障导致电加热器没有自动关闭，或者温控阀设置错误。

 

　　2.4 轴承

 

　　离心nianxiangyuan 配备有径向轴承和止推轴承，轴承配有轴瓦测温元件，每组测温元件一用一备。

 

　　为确保在整个工况内将转子振动限制在容许的范围内，轴承设计考虑有足够的阻尼。为了易于组装，径向轴承采用可倾瓦设计和水平剖分。止推轴承应采用钢衬，巴氏合金多轴瓦块结构并应设计成能在两个轴向都承受相等的推力而且能够对两侧进行加压润滑[6]。两侧都装有具有自校平特性的可倾斜瓦块，它可以保证每块瓦块甚至于在其厚度方向有极小的偏差时，都能在两侧承受相同的推力载荷。止推轴承可根据机壳和轴承间隙，设置对转子进行轴向定位。

 

　　如果出现轴承温度高于设计温度的情况，需要检查轴承处供油压力及回油情况，如果正常则更换另一组备用测温元件；如问题仍旧未解决则需要停机，请供货商到现场解决问题，图5为某管道nianxiangyuan 驱动端径向轴承检查图。

 

　　轴承振动的检测是机械运转测试的重要内容，也是保证振动在设计范围内的重要手段，通常用合同中订货的监测系统进行测试，在振动探头安装期间要对此系统进行标定。根据买方的要求，也可以在测试后拆除探头，对所有测试点进行重复标定以检验监测系统。

 

　　振动检测过程中在约为z*大连续转速的5%至10%的范围内，记录所有轴振动测量点的仪表读数以确定跳动值。如果买方有要求，可额外准备部分或所有测试面信号的振动波形图，振动波形图是根据示波器屏幕上的实时显示图形拍摄下来的，带相位标记。在测试过程中的各个转速下，除了z*大连续工作速度外，记录所有振动测量点的仪表读数；当转速达到z*大连续转速的110%时，测量并记录该速度下操作过程的起始值和结束值。在4h的z*大连续转速工作状态下，对所有的轴振动测量点每20min记录一次仪表读数。在适当的时候，对所有所述测量点使用线性振幅谱表测量其位移，并用X-Y绘图仪记录各点图形[7]。 

 

 

 

 

　　轴承振动监测大多采用Bently Nevada系统，振动探头将位移信号转换为电压信号，通过硬线传送到Bently通信卡，任何一个监测点的振动超过限定值都会触发停机保护。由于机组的振动情况在PCS7画面上的显示数据，是由Bently系统的modbus通信卡从硬线信号转换来的，nianxiangyuan 运行过程中如果Bently通信卡故障，PCS7画面上显示振动数据偏离但是机组并不会跳闸。

 

　　2.5 喘振控制

 

　　喘振是透平机的固有特性，nianxiangyuan 流量过低或者进出口压差过大会造成流体流态失稳，产生的脉动流体与出口管网气阻形成振荡现象，造成周期性的气流倒流[8]。表现为进出口压力时高时低，流量时正时负，形成巨大的噪声和振动。喘振会对叶轮、轴承、进出口管网以及人身安全形成极大潜在危害。

 

　　防喘振控制的目的就是要始终保证工况点运行在防喘振线以下的安全区域内。从喘振的形成过程可以看出，在一定的排气压力下，防止nianxiangyuan 流量过小就能避免喘振发生。工程中采用防喘振阀将部分出口介质回流到入口，来增大nianxiangyuan 流量，消除喘振。防喘振阀通常选为气关阀，并且要求快开慢关。防喘振阀在nianxiangyuan 的工作点距离喘振线10%时开始动作，在喘振线附近还设置有安全线，如果防喘振阀动作后工作点仍旧向喘振线移动并越过安全线，控制系统将控制nianxiangyuan 跳闸[9]。

 

　　nianxiangyuan 运行过程中，控制系统会采集nianxiangyuan 入口压力p1，入口温度T1，入口法兰与第一级叶轮眼压差△p，以及出口压力p2，出口温度T2进行防喘振控制。以上远传仪表的安装不当，以及介质对仪表的污染都会影响喘振控制。

 

　　案例：某天然气处理厂离心增压机一用一备，采用P1控制模式（控制入口压力稳定），在同一工况下2#nianxiangyuan 防喘振阀开度比1#nianxiangyuan 开度大，功耗更多。

 

　　nianxiangyuan 控制系统会控制nianxiangyuan 在z*高效率点运行，不同转速下的控制点形成一条控制线。对比检查2台nianxiangyuan 的控制线、PID控制参数后发现2台nianxiangyuan 参数一致，排除控制系统原因。带压待机状态下观察2#nianxiangyuan 各参数，发现出口压力小于进口压力，初步判断为出口压力变送器故障。实地检查压力变送器，此压力表出现严重漏气，导致测量数据比实际压力低，nianxiangyuan 误以为工作流量太小，因此通过开大防喘振阀的方式增加循环量，从而增大工作流量，保证nianxiangyuan 在稳定工况下运行。

 

　　案例：某离心nianxiangyuan 在60%设计负荷下运行，处于P1控制模式，防喘振阀突然全开，转速逐渐提高，功耗不断增加导致天然气发电机超负荷跳闸，全厂停电。

 

　　检查PCS7报警系统，第一个报警信号是空气开关故障信号。调出运行曲线，显示防喘振阀s*先动作，开度至100%，防喘振阀全开导致出口压力降低，入口压力升高，为了保证p1达到设置点要求，控制系统命令变频器增大频率输出，nianxiangyuan 转速不断提高。然而喘振控制系统并没有喘振记录，打开机组控制系统供电机柜，发现防喘振阀空气开关处于打开状态，判断为防喘振阀故障。检查其供电回路、电磁阀后发现电磁阀线圈电阻无限大，判定其线圈烧坏，更换电磁阀后故障排除。

 

　　2.6 变频器

 

　　随着橇装化、模块化产品在石油化工领域的发展，离心nianxiangyuan 驱动用变频器越来越多的放置在可整体运输的集装箱中，以减少现场的组装工作和土建施工。世界知名变频器制造商都有自己的成熟产品，产品说明书中有着详细的故障代码和对应的解决方案，变频器本身的模块化设计为故障排查、配件更换提供了便利[10]。

 

　　变频器在工作过程中会产生较多的热量，需要采用抽风系统将热量抽出变频器机柜，从机柜抽出的热量可以采用内循环或者外循环的散热方案。内循环即将变频器机柜内的热量抽到集装箱里，集装箱内配备大功率工业空调降温；外循环即直接将变频器机柜内的热量抽到集装箱外部，集装箱根据需要不配备空调或者选用小功率空调[11]。对于多雨的地区，要避免使用外循环的散热方案，防止雨水随气流进入集装箱，形成安全隐患。

 

　　3、结论

 

　　本文对离心nianxiangyuan 调试、运行过程中的问题进行总结、分析，并介绍了各个系统的工作原理，能够帮助操作人员快速判断故障原因，有序解决离心nianxiangyuan 热试车过程中的问题，减少热调试时间，并为设备的运行维护提供指导，大大降低调试成本、运行维护成本。

 

　　参考文献

　　[1] 花严红，袁卫星，王海，离心nianxiangyuan 研究现状及展望[J].风机技术，2007，（3 ）：59-62.

　　[2] 丁克北.离心nianxiangyuan 故障诊断研究现状及发展趋势[J].炼油与化工，2005，（2 ）：30.

　　[3] 钟桂香，罗潇，郗祥远.干气密封失效原因分析与有效性措施[J].油气储运，2014，（3 ）.

　　[4] 杨富来.干气密封技术及实际应用[J].石油化工设备技术，2004，（3 ）.

　　[5] 王小健.离心nianxiangyuan 润滑油系统的设计及运行[J].中国石油和化工标准与质量，2016，（2 ）.

　　[6] API 617-2006，石油及化工和气体工业用离心nianxiangyuan [S].美国石油协会，2006.

　　[7] 曹建华.长输管道压气站天然气离心nianxiangyuan 的振动监测与故障诊断[D].中国石油大学（华东），2014.

　　[8] 魏龙，常新忠，滕文锐.离心nianxiangyuan 喘振分析及实例[J].通用机械，2003，（7 ）.

　　[9] 靳伍银，刘飞跃，剡昌锋，等.离心nianxiangyuan 的防喘振控制[J].兰州理工大学学报，2007，33（3）：43-44.

　　[10] 于泳，蒋生成，杨荣峰，等.变频器IGBT开路故障诊断方法[J].中国电机工程学报，2011，（9 ）.

　　[11] 王俊坤.西门子变频器常见故障维修案例与日常维护[J].变频器世界，2009，（7 ）.