主风机组讲义

三机组讲义一、概述二、主要设备三、工艺流程四、控制指标、性能参数五、机组控制逻辑六、开工步骤七、停工步骤八、日常维护九、故障处理十、国内常见事故案例及分析一、概述江苏新海石化有限公司120万吨/年重油催化裂化解装置主风机-烟气轮机能量回收系统，采用了以烟气轮机、轴流式主风机、齿轮箱和异步电动机构成的“同轴式”机组配置方案。烟气轮机轴流压缩机齿轮箱异步电动/发电机之所以设置三机组，主要是因为催化裂化装置的再生烧焦要控制一定的氧分压，再生烧焦又是放热过程，所以从再生器出来的烟气具有一定压力，温度也较高，为充分回收烟气的压力能和热能，就设置了该能量回收系统。主风机的作用在催化裂化中十分重要，它是催化裂化装置的心脏设备，必须连续运转。主风机停运，催化裂化装置也就停止生产。从工艺角度而言，它的主要作用有：提供烧焦需要的氧气；保证再生器内的催化剂处于烧焦状态；使再生器内压力平衡。机组旋转方向：从烟气轮机端向轴流压缩机端看：烟气轮机、轴流压缩机和齿轮箱高速轴：逆时针方向旋转；齿轮箱低速轴和异步电动/发电机：顺时针方向旋转。开机时由烟机冲转主风机组，待转速达到90%ne时用投电机，盘车器异步电动/发电机齿轮箱轴流压缩机烟气轮机异步电动/发电机将机组带到正常操作转速。正常运行时主要由烟机带动主风机，电机起制动作用，机组超速时电机跳闸使机组停机。二、主要设备三机组的主要设备包括：烟机、主风机、齿轮箱、电机及配套的辅助设备，包括润滑油站、空气过滤器、消声器等。以下重点介绍烟机和主风机。（一）烟机工作原理和结构1、烟机工作原理烟机以具有一定压力的高温烟气为动力，通过膨胀做功，推动烟机转子旋转，将烟气的压力能、热能转换为机械能，驱动主风机工作。烟气轮机的工作条件极端恶劣(高温,烟气中含有催化剂颗粒)。级是烟机最基本的工作单元。它主要由一列静叶片和一列动叶片组成，它是烟气发生膨胀过程并把烟气的能量转化成为输送给外界的机械功的基本单元。烟机主要是由一列或多列静叶叶栅和装有动叶叶栅的工作轮彼此串联而成。在静叶流道内，烟气在喷嘴中膨胀，把热能和压力能转变为动能，温度下降，气流速度上升，动叶流道内，烟气从静叶以很高的速度喷向动叶，在动叶流道内顺着流道的形状逐渐改变其流动方向。由于气流发生转向，动叶必然有一个力作用于气流，反之气流也一定有一个相对应地作用力F作用在动叶上，这个力在周向上的分力FU就推动工作轮不断的旋转，并输出机械功，这就是烟气的热势能转换成转轴上机械功过程。2、烟机结构YL-11000D烟气轮机为水平轴向进气，垂直向上排气，单级悬臂转子结构，它主要由转子组件、进气机壳组件、过渡衬环、排气机壳组件、轴承箱和轴承、底座及轴封系统等部分组成。另外，为保证机组正常运行，还设有润滑、冷却、密封及检测等系统。（1）转子组件：转子由轮盘、动叶片和主轴等组成。轮盘为实心结构，轮缘开枞树形叶根槽，用以装入带枞树形叶根的动叶片、用锁片锁紧定位。动叶片叶型为反动式，为防止烟气中催化剂对叶片的冲蚀，在叶身上喷涂“长城一号”耐磨涂层。主轴前段的外缘是密封段。转子悬臂支承在两个径向轴承上，轴向定位由推力轴承实现。（2）进气机壳组件它主要由进气机壳、进气锥、静叶组件及支座等组成，进气锥为流线体，组焊在进气机壳内，静叶组件用螺栓紧固在进气锥尾部。在进气壳体上、设有可调式辅助挠性支撑。（3）过渡衬环过渡衬环采用整体结构，过渡衬环的设计考虑到了使流道均匀变化。环上设置了防冲蚀台阶，并在整个流道内表面喷“长城一号”耐磨涂层。（4）排气机壳排气机壳为整体型,它由进、出口法兰、扩压器及壳体组成，整个机壳用进口法兰上的两个支耳及机体上的两个支耳支撑在底座上。（5）轴承箱及轴承轴承箱由箱体和箱盖组成。轴承箱内装有轴承和油填充及检测转速、轴振动、轴位移和相位的探头，并接有轴承润滑油进、出口管线。轴承部分由两个径向轴承和一个止推轴承组成，固定在轴承箱内。径向轴承为四油叶滑动轴承。止推轴承主副推力面均为Kingsbury。每一径向轴承部位安装两个互成90°振动探头，止推轴承部位安装有两个轴位移探头。（6）底座底座为焊接件，支撑排气机壳的两个支座用水冷却，以保证该机组的中心标高不变。（7）监测系统烟机设置了轴振动、轴位移、相位、转速监测元件，轴位移探头为分析故障提供依据。转速探头用于机组正常操作检测和超速停车。轮盘温度监测是采用热电偶插入到轮盘前进行监测。监测温度控制范围为320℃～350℃。润滑、冷却和密封系统在流程中有详细介绍。（二）主风机工作原理和结构1、主风机工作原理气体在压缩机气缸中沿轴向流动的主风机称为轴流式主风机。轴流式主风机是由许多排动、静相间的叶片组成。主风机气体的运动是沿着轴向进行的。由于转子旋转使气体产生很高的速度，而当气体流过依次串联排列着的动叶片和静叶栅时，速度就逐渐减慢而变成气体压力的提高，使气体得到压缩，达到输送气体的目的。2、主风机结构轴流式主风机由机壳、叶片承缸、静叶调节缸、转子、密封体以及机体外的电动执行机构、轴承、联轴器、底座等组成。（1）机壳（外缸）轴流风机设计成水平剖分型，便于拆卸和组装。机壳的进出口法兰均垂直向下。（2）叶片承缸叶片承缸是轴流风机可调静叶的支承缸，也设计成水平剖分型，中分面用螺栓连接形成一个内孔为很小锥度的筒体，与转子一道组成一个气体通道。在叶片承缸上装有支承静叶的静叶轴承，静叶及其附件（包括曲柄、滑块等）全部支承在静叶轴承上，静叶轴承是石墨轴承，具有很好的自润滑和密封作用。（3）静叶调节缸静叶片安装在叶片承缸上，轴流压缩机越多，轴向尺寸也越长，静叶片全部为直叶片，静叶片可调的叶根为圆柱形结构。每级静叶都有一套调节机构，各级调节机构安装在同一个调节缸上。调节缸在静叶调节机构作用下做轴向往复移动，带动导向环，同时导向环又带动各自级内的滑块做轴向往复移动，从而使滑块绕支杆中心转动达到调节静叶角度的目的。静叶可调执行机构带有就地位置指示器及位置变送器(变送信号为4～20mA).电动执行机构？？？？？？静叶可调范围：22～79度(启动角度：22度)（4）转子转子主要由主轴、各级动叶片、隔叶块及叶片锁紧装置等组成。动叶片的叶根前面几级为纵树形结构，后面的为“T”型结构。每两个动叶片之间由隔叶块定位。转子的两端装有密封片，与风机两端的密封体组成拉别令密封。（5）轴承与联轴器止推轴承位于低压侧，采用Kingsbury（金斯贝雷）型，多瓦块重叠，根据承载的负荷大小自动调位。径向轴承采用椭圆轴承。每个径向轴承里埋有两个测温元件。本机组采用膜片式联轴器。（6）底座轴流压缩机与齿轮箱共用一个联合底座。三、工艺流程与三机组有关的主要工艺流程有：烟气流程、主风流程、润滑油流程、冷却蒸汽系统、轴封系统。1、烟气流程从再生器排出的烟气经过三级旋分器，使烟气中催化剂浓度降至200mg/m3n以下（其中＞10μ的颗粒应小于3%）。在进入烟气轮机前的水平管段上，装有两个特殊高温阀门；一个是供开、停工切断用的气动高温闸阀，另一个是采用电液执行机构的高温蝶阀（与双动滑阀分程控制，保持再生器操作压力稳定）。为了开工暖机的方便，在两个高温阀门之外跨接了一条旁通管道，并装有一手动不锈钢闸阀。烟气轮机出口垂直向上，通过一对称平稳型膨胀节转成水平出厂房送至水封罐，水封罐实际上是一个低压大口径的切断阀，停机时将水充满，烟气轮机运转时应先将水排掉。水封罐的出口通至余热锅炉。从三旋顶部另一路出口排出的烟气通过双动滑阀、降压孔板送至余热锅炉。在机组正常运转时，双动滑阀一般情况下应全关，使所有烟气轮机做功，然后再去余热锅炉回收其热能。当烟气中含催化剂量过高、颗粒度超标或烟气轮机故障解列时，烟气轮机入口高温闸阀和高温蝶阀应全部关闭，烟气只能通过双动滑阀、降压孔板后送至余热锅炉。2、主风流程主风机入口管道上装有空气过滤器（如是离心风机，入口加风帽及滤网）、入口消声器和两个整流栅（如是离心风机，则可不设整流栅）。其中空气过滤器为卷帘式，一级过滤为侧置百叶窗，二级为卷帘。出口管道上设有出口消声器、单向阻尼阀，该阀带有气缸，操作时气缸强制开启与强制关闭。在该阀后面还安装了手动蝶阀，主要用于切断。当机组运转时，两阀应全开，机组停止运转时，两阀应全关。主风自风机出来后压力得到提高，经过上述出口单向阻尼阀及手动蝶阀后，一路经过止回阀、辅助燃烧室通向再生器底部，满足催化剂烧焦再生和催化剂的流化；一路经过增压机，使压力进一步提升后，作为外取热流化风和再生套筒流化风。紧靠风机出口管道上还设有一条放空管道，其上有两个防喘振放空阀，经放空消声器排入大气。在主风机出口立管的最低点设有弹簧支座，以吸收出口管道热膨胀产生的推力。3、润滑油流程烟气轮机与压缩机、电动机及变速箱共用一个油站，润滑油系统由一个主油箱，两台电动机驱动的螺杆油泵，双联全流量冷油器，双联油过滤器及管道、管件、两台调节阀组，一个应急高位油箱（含一套三阀组）和仪控系统等组成。除高位油箱、双联冷却器外，其它所有组件均安装一个公用钢制底上。润滑油由泵抽出后经过冷却器、滤油器后，再经进油集合管分别由各个油支管进入前、后端径向轴承和推力轴承，润滑油经轴承箱和润滑油出口支管流入回油集合管。润滑油进轴承时的压力：前轴承控制在0.147～0.2MPa（G），后轴承控制在0.08～0.12MPa(G)。双联油冷却器，浮头列管式，油走壳程，水走管程。油侧压力大于水侧压力。单台面积可满足120％负荷油冷却需要，可实现在线切换。带三通切换阀、连杆，排液、排汽阀。双联油过滤器，过滤精度20μm，单台工作可满足120％负荷，可实现在线切换。带三通切换阀、连杆，排液、排汽阀，带压差变送器。高位油箱的作用是当主油泵发生故障而辅助油泵又未及时启动时，高位油箱内的润滑油沿进油管靠重力作用流入润滑点，以维持机组惰走时间内的润滑需要。油箱液位采用SOR液位开关高、低液位报警和石英管液位计。润滑油为VG46透平油，每星期化验分析一次，主要质量指标有粘度、闪点、酸值、杂质、水分等。4、冷却蒸汽系统冷却蒸汽系统包括热电偶、轮盘冷却蒸汽调节阀F.O，蒸汽压力表，冷却蒸汽入口流量孔板等，为降低轮盘和叶片的工作温度烟机轮盘设有蒸汽冷却。冷却蒸汽通过烟机导流锥的支撑体进入轮盘前，沿轮盘表面作径向流动，冷却轮盘的前侧面后，经轮盘与静叶间的间隙进入烟气流道。开停工时，冷却蒸汽流量由手动控制。正常操作时，由轮盘温度自动控制冷却蒸汽的流量，把轮盘温度控制在规定的范围内。5、密封系统密封系统包括密封差压变送器、密封蒸汽调节阀F.O，压力表等。烟机轴密封为带注入和抽出装置的镍基蜂窝型密封，保证运转时不泄露烟气。蒸汽从靠近迷宫密封前端注入，使其沿着轮盘径向流动进入机壳，与烟机排出的烟气混合排出。气封体内的蒸汽压力与动叶后的烟气压力实行差压控制。密封空气有两路，其中一路由中间轴封注入，实行手动控制，轴封空气压力略高于蒸汽压力，以防止蒸汽从轴端汇出。轴封空气一部分流入抽气空腔，和少量蒸汽一起由抽气口排出机外；另一部分经迷宫密封泄入大气。另一路为油封空气，防止轴承箱内的油进入烟机，一部分经迷宫密封泄入大气，另一部分进入轴承箱后排入大气。四、性能参数、控制指标（一）主要设备性能参数：1、烟气轮机：型号：YL—11000Da、烟气介质组分(v%)b、烟气中含催化剂浓度和粒度分布催化剂浓度：≤0.2g/m3n粒度分布：重量：%＞10μ3～54～10μ5～172～4μ15～400～2μ40～80c、主要性能参数2、轴流式主风机：型号：AV56-12项目单位最热月平均年平均最冷月平均介质空气空气空气入口压力MPa(abs)0.0980.0980.098入口温度℃26.313.6-0.3相对湿度%857367进口流量Nm3/min(干基)正常最大正常最大正常最大270029202700292027002920出口压力MPa(abs)0.400.400.400.400.400.40轴功率kW1044511451987010754938410210出口温度℃194196175177155156额定转速r/min5800最大连续转速r/