近年来，全国各地炼油厂烟机的故障不断，虽然各炼油厂都配备了应急的备用转子、大量叶片、状态监测系统以及在检修时也做了大量的专项检测工作，但仍然难以避免烟机事故的发生，抢修是常见之事，对烟机的运行技术管理形成了很大的压力。因此，烟机的运行管理也是每次专业会议的焦点话题之一，烟机的安全运行严重威胁到装置的安全生产。
１烟机运行存在主要问题
（１）工作环境恶劣［１］烟机的工作介质是高温低压、气固两相流的烟气，对于高于线速度３００ｍ／ｓ的能量交换，动叶片的磨损是避免不了的。通常采用喷涂硬质合金涂层材料来抵抗磨损，但此方法对在检修时使用着色及超声波检测裂纹效果不佳。在大修时，经历长期运行的动叶片裂纹不能被及时发现。若催化剂品质不同，粉尘还会堆积在叶片流道内，运行时不均匀堆积和脱落都会产生转子不平衡而引发振动故障。（２）转子结构敏感［２］悬臂转子对工频振动比较敏感。虽然设计成刚性转子，但运行时轮盘仍会产生较大回转效应，对转子动平衡要求高，有些转子在现场检测时发现有临界现象的存在。（３）轴承座振动［３］轴承箱一般采用钢结构轴承箱，实际上轴承的支撑刚度稍差（有些轴承位置是悬臂的，且不在支承线上），则容易造成轴承座外壳振动加大，轴振动（相对振动）不能真实地反映出实际转子的振动状态。（４）轴承偏心率［４］转子重心前移使得前、后轴承的负荷分配差距大（约７∶３），可倾瓦轴承本身的抗工频能力较差。前轴承偏心率大，后轴承偏心率小，造成前轴承承受的激振力远大于后轴承。因此，烟机振动监测的重点是在靠近轮盘的前端轴承。（５）在线监测系统［５］现有的监测系统只对轴振动数据进行检测和分析。由于前端轴振动对故障不敏感，许多故障，如叶片磨损、叶顶碰磨和叶片断裂事故发生时没有明确反应，无法从大量的监测数据中提炼出有价值的依据。而现场测量前轴承外壳振动受到位置和温度限制（烟机排气壳体与轴承座空间狭小，温度在２００℃以上），测量有难度，且容易造成烫伤，同时也超出了一般振动传感器的温度使用范围，振动测量数据不准确。（６）历史数据分析［６］通常一般的叶片材料裂纹产生和发展一定有一些故障征兆出现，在事故发生前的１～２月内出现的概率增大，需要对这类数据进行详细分析比对。现有监测系统的监测数据方案是距离当前时间越远越被平均掉了（如当前５ｍｉｎ内数据间隔为１ｓ、当前１ｈ内为１ｍｉｎ、当前１ｄ内为５ｍｉｎ等依此类推），因而故障的有用信息被湮没掉了，事后的大量数据都没有分析价值，对事故分析起不了明确的作用。（７）烟机结构改进［７］针对烟机存在的这些困扰安全运行的难题，从机器结构本身考虑，设计院和制造厂多年来做了很多工作，包括将双级改成单级、转子做成刚性转子、加大轴承箱结构刚度和密封改进等。从减少磨损的角度出发，轴向进气、径向向上排气的悬臂支撑结构是没法改变的。因此，烟机的结构改进空间并不大，现场运行也只能监控催化剂浓度和粒度。（８）目前采取的预防措施采用在线监测系统实施振动监测分析，检修时加强转子和叶片检测，勤更换整套新动静叶片，花费的代价巨大，即便如此叶片断裂事件还是时有发生，并且很难做出预报，严重威胁主风机组的安全运行，给催化装置的生产带来了隐患。
２烟机监测技术改进措施
２．１改进措施
一般烟机的振动特点：①转子为悬臂结构，通常情况下呈现工频振动。轴振动为相对振动，呈现前端小、后端大。轴承座为绝对振动，呈现前轴承大，后轴承小。由于后轴承偏心率小，当烟机运行遇到扰动时，后端轴振动波动起伏较大，前端变化则较小，轴承座外壳振动变化不大。这种现象经常扰乱对故障判断的敏锐度，而当真正故障来临激振力增大时前端轴振动增长量并不多，振动能量向外传递，轴承座振动加剧，后端轴振动增加有限，仍是工频振动。②轴振动对故障失去敏感，必须在烟机前后轴承座外壳上敏感部位增加振动测点，改进振动信号采集技术，这样才能有效捕捉故障信息。采取的技术措施如下：①采用高温振动加速度传感器监测前轴承座的绝对振动量，真实反映出烟机的运行状态。②改进状态监测系统的监测数据处理方案，加密数据间隔（至少１个月内的监测数据满足分析要求），使监测系统更符合实际分析需求，加强对烟机的故障诊断，减少和避免事故发生。
２．２应用
中石化高桥分公司２＃催化装置烟机于１９８８年投用，为ＴＨ８５２型双级烟机，功率７７８０ｋＷ，转速６２４０ｒ／ｍｉｎ，三机组配置（即烟机主风机齿轮箱电机），目前整个机组是在设备使用寿命的后期运行。２０１３０４，曾经在毫无征兆的运行状态下出现过一次动叶片断裂事故，事后查询运行和振动监测数据并进行分析，没有得出有说服力的结论。２．２．１实施思路为了能及时有效地发现烟机运行时振动状态异常，确保机组的平稳运行，须对烟机的在线振动监测进行技术升级，即在轴承箱外壳体上增加耐高温（高于５００℃）ＶＭ６００机组振动监测保护系统来连续监测绝对振动值，使监测到的振动数据更全面，特别是外置探头振动数值上升报警时以此为依据分析判断原因，为烟机的操作运行提供丰富的数据支持。２．２．２实施方案２０１４０９装置停工检修期间，在烟机轴承箱外壳前后端的垂直和水平方向各安装２个振动传感器（高温），通过特殊电缆（高温）连接信号处理器和安全栅直接与安装在主风机房内的振动监测仪表联通，同时输出二路信号，４～２０ｍＡ标准电流信号供ＤＣＳ系统记录，振动原始信号供在线监测系统分析。烟机轴承箱新增振动传感器及其信号处理系统示意图见图１。振动监测表技术性能：一个ＶＭ６００Ｓｌｉｍｌｉｎｅ框架（内置电源转换器）为加速度、速度及涡流传感器提供工作电源，４个可编程输入（如振动、位移等）及２个可编程的转速／相位输入，可编程设定报警、停机和ＯＫ值，自适应设定报警和停机值，前面板ＢＮＣ接口方便原始信号分析，通过ＲＳ２３２或以太网完成软件组态。高温加速度传感器技术指标（ＣＡ３０６）：频率响应为５～３０００Ｈｚ，温度为５５～５００℃，潜在爆炸环境应用的认证、电荷放大器信号处理。２．２．３实施效果２０１４０９装置大检修，将烟机转子更换为备用转子。此转子在２０１１０４曾投用，到此次更换已放置了３ａ多，再次投用是一次严峻的考验。２０１４１０３１Ｔ０８：３５启动，烟机达到额定转速。１５ｍｉｎ后烟机（联轴器端）轴振动幅值由２２μｍ上升至４６μｍ，轴承箱外侧的振动速度达到３．２ｍｍ／ｓ。烟机（轮盘端）轴振动幅值维持在２０μｍ左右，但轴承箱外侧的振动速度已达到５．２ｍｍ／ｓ，比报警值４．５ｍｍ／ｓ多０．７ｍｍ／ｓ，并有继续上升趋势。为此紧急调整润滑油温度，使得振动值趋于平稳，逐渐下降。２ｈ后，烟机最大轴振动幅值２１μｍ，外侧的振动速度１．９ｍｍ／ｓ，振动主频为工频，初步分析与烟机轮盘及拉紧螺栓的热膨胀不均匀有关。
３结语
从本次的烟机开机振动变化过程看，新增的轴承座外壳高温振动监测技术发挥了很好的运行保护作用，内置探头的轴振动值已不能充分反映烟机振动的真实状态，烟机的开机经历升速、风转及做功状态，期间烟机转子的温度变化幅度非常大，需要全过程监控。新增的轴承箱外壳振动监测措施能够及时观察细微的变化，为烟机增加了一套监测手段，极大地提升了烟机安全运行的技术保障能力。
作者：季丽文 单位：中石化高桥分公司
