陈先知，沈亦江
（四川天华化工集团股份有限公司，四川 合江646207）
［摘 要］四川天华化工集团股份有限公司300 kt/a气头合成氨装置原料（天然）气压缩机组由驱动汽轮机及离心式压缩机高压缸和低压缸组成，自1995年投运以来，总体运行情况较好。2023年底原料气压缩机组检修后开车运行正常，一段时间后压缩机高压缸前轴承（即靠近汽轮机侧轴承）振值逐渐上涨，经一系列排查，最终确认此异常现象是机组运行中产生了轴电流且突然放电所致，并对机组轴电流产生的原因进行了分析。为缓解轴电流对机组运行的影响，四川天华先试探调整润滑油油压和油温，未能见效，于是决定采取进一步的干预措施——2024年6月18日在线实施汽轮机转子安装临时导电装置，此后沈鼓云SG8000系统（大型旋转机械在线状态监测和分析系统）再未监测到放电现象，机组各测点振值没有继续上涨及波动，问题得以消除。
［关键词］合成氨装置；原料气压缩机组；高压缸前轴承振动；检修情况；故障处理；轴电流腐蚀；原因分析；临时导电装置
［中图分类号］TH452 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）06-0048-03
0 引 言
四川天华化工集团股份有限公司（简称四川天华）300 kt/a气头合成氨装置、520 kt/a尿素装置于1995年10月投产，其合成氨装置采用美国布朗公司深冷净化工艺（苯菲尔法脱碳、布朗氨合成），尿素装置采用意大利斯纳姆氨汽提工艺；其中，原料气压缩机组（C4，一开无备）的任务是为合成氨装置提供3.63 MPa的原料天然气。
四川天华原料气压缩机组（C4）自1995年投运以来，总体运行情况较好，机组自身没有出现过大的运行问题。2023年底原料气压缩机组（C4）检修后开车运行正常，一段时间后压缩机高压缸（C4HP）前轴承振值逐渐上涨，四川天华先试探调整润滑油（润滑油与密封油共用一个油站）油压和油温，以期延缓C4HP前轴承振值上涨的趋势，未能奏效；经一系列排查，确认此异常现象是机组运行中产生了轴电流且突然放电所致，后续为防止轴电流放电对转子轴承轴颈与轴承瓦块造成腐蚀损害，决定采取进一步的干预措施——2024年6月18日在线实施汽轮机转子安装临时导电装置，之后沈鼓云SG8000系统（大型旋转机械在线状态监测和分析系统）再未监测到放电现象，机组各测点振值没有继续上涨及波动，问题得以消除。以下对有关情况作一介绍。
1 原料气压缩机组简介
原料气压缩机组（C4）由驱动汽轮机（CT4）及离心式压缩机高压缸（C4HP）和低压缸（C4LP）组成。
汽轮机（CT4）为轴流凝汽式，杭州汽轮机厂制造；汽轮机前缸通过猫爪支承在前座架上，转子水平放在前后径向轴承上（5块瓦可倾滑动轴承），转子为整锻结构，共13级，其中，调节级为冲动式叶片，中间转鼓级为反动式直叶片，凝汽段最后几级为扭曲叶片，旋向从透平端看为顺时针。汽轮机主要参数：型号NK25/36/16；正常（工作）功率3 820 kW，额定功率4 356 kW；进口蒸汽流量18 700 kg/h，进/排汽温度356 ℃/50 ℃，进/排汽压力3.6 MPa/0.015 MPa；额定工作转速11 751 r/min，正常工作转速11 669 r/min，最大连续转速12 339 r/min，跳闸转速13 573 r/min；转子质量950 kg，检修最大起重件质量1 900 kg。
原料气压缩机低压缸（C4LP）和高压缸（C4HP）由沈阳鼓风机厂制造。汽轮机、高压缸和低压缸由齿式挠性联轴器联接，转速相同，三者安装在同一钢底座上。原料气压缩机组（C4）采用集中润滑，润滑油与密封油共用一个油站。压缩机低压缸（C4LP，型号2MCL456）水平剖分、两段六级压缩，高压缸（C4HP，型号BCL407）垂直剖分（内缸水平剖分）、一段七级压缩，级间密封均为迷宫密封，轴封均为浮环密封，径向轴承为5块瓦（环向均布）的可倾瓦轴承，推力轴承为金斯伯雷轴承，旋向从驱动端看为顺时针。原料气压缩机低压缸（C4LP）和高压缸（C4HP）主要设备参数见表1。
2 原料气压缩机组检修情况
原料气压缩机组（C4）于2023年底进行检修，按计划对汽轮机（CT4）和压缩机低压缸（C4LP）进行了大修，对压缩机高压缸（C4HP）进行了中修，检修后原料气压缩机组（C4）开车运行正常。检修中发现汽轮机（CT4）、压缩机低压缸（C4LP）、压缩机高压缸（C4HP）前后径向轴承间隙超差，低压缸（C4LP）、高压缸（C4HP）浮环有磨损、结垢、细小裂纹等，于是更换了压缩机低压缸（C4LP）、高压缸（C4HP）的浮环密封组件和汽轮机、压缩机部分径向轴承瓦块；其中，高压缸（C4HP）更换了径向轴承两端（自由端与止推轴承端）的超标瓦块，保证每副轴承各瓦块的厚度偏差在0.01 mm以内。原料气压缩机高压缸（C4HP）径向轴承瓦块厚度测量数据见表2。
3 故障现象
本次合成氨装置检修后，原料气压缩机组（C4）于2024年1月19日20：00冲转开车。开车后机组运行正常，2024年1月23日07：57：58汽轮机（CT4）两轴承最高振值19.63 μm（CT4径向轴承振动报警值55 μm、联锁值70 μm），压缩机高压缸（C4HP）径向轴承最高振值17.91 μm（C4HP径向轴承振动报警值45 μm、联锁值110 μm）。运行1个月后，汽轮机（CT4）和压缩机低压缸（C4LP）径向轴承振值变化不大，波动也较小，而压缩机高压缸（C4HP）前轴承（即靠近汽轮机侧轴承）振值偶有波动且缓慢上涨，2024年5月初高压缸（C4HP）前轴承最大振值涨至22 μm左右，进入5月后C4HP前轴承振值呈快速上涨趋势，5月31日最大振值涨至约27 μm，进入6月振值上涨趋势更快，6月18日振值最高涨至约38 μm。2024年1月23日—2024年6月18日期间原料气压缩机组某时间点径向轴承振动情况见表3。
4 故障分析与处理
更多内容详见《中氮肥》2024年第6期