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在我国石油行业，运用着大量的大型旋转机械和往复机械设备。烟气轮机是一种典型的旋转机械，不仅是催化裂化装置再生烟气能量回收系统的关键设备，同时也是非常重要的节能设施，它是以烟气为工质，将工质的热能和压力能转变为机械能的原动机，输出的功率用来驱动轴流压缩机及电动发电机发电，从而达到回收能量的目的。在实际生产中，烟气轮机运行得好，不仅能节省大量的电力，使装置的能耗水平大大下降，而且也保证了整个机组的安全运行，从而确保催化裂化装置的安全生产，具有重要的社会意义和经济价值。
抚顺石化公司石油一厂催化裂化装置烟气轮机，型号E232，为美国Ingersoll-Rand公司生产的双级工业用烟气透平机.
该机组1987年开机至今已有20年，期间多次更换转子，并且2次更换壳体。近期又为故障多发期，从2004年至今共因各种原因开停机检修6次，主要故障表现为：机组的振动和低效率。
1.机组振动
1.1不平衡引起的机组振动
1.1.1转子的不平衡
转子的不平衡是振动产生的重要原因，主要包括静不平衡和动不平衡两种形式。转子静不平衡并不常见，一般的静平衡试验机（如三点式静平衡机或者测量转子跳动值）都可以很明显的发现静不平衡的现象。
转子动不平衡则必须通过做高速转子动平衡或全速转子动平衡才能发现，转子的动不平衡量也是在此工况下确定的，E232的动平衡精度要求达到G1.4，即残余不平衡量不大于18g·cm。转子动平衡是机组检修期间必须检测的项目，转子的动不平衡量可通过平衡块的增减来调节。在2005年以前，由于该机组转子都是只作低速动平衡（600r/min），没有达到正常运行工况，即使在检修后机组振动值仍然很高，有时接近高报值（标准值：高报63.5μm，高高报88μm），说明残余不平衡量仍然很大。在2005年6月的检修中烟气轮机转子与主风机转子均作了高速动平衡（6681r/min，工作转速的1.05倍），使其接近正常转速运行，此后联轴端与非联轴端振动值基本都在20μm以下。
1.1.2蒸汽排凝管堵塞加剧形成不平衡
由于烟气轮机内部介质温度高达700℃以上，在工程实际中采用饱和蒸汽冷却轮盘、轮毂。当蒸汽进入烟气轮机内部后，由于蒸汽排凝管堵塞使蒸汽冷凝水不能完全排出机壳，存在少量残留，蒸汽冷凝水与烟气中的催化剂小颗粒结合形成粘固的块状结垢，从而影响转子的动平衡，造成机组振动。
1.2不对中引起的机组振动
转子找对中是机组检修过程中的重要一环，同心度的好坏是烟气轮机运行好坏的决定因素。由于机组是冷态找正，而正常运行时机组是处于热态，所以找正其是在“找偏”。
1.3刮磨引起的机组振动
1.3.1壳体大变形造成的刮磨
E232烟气轮机从1987年投用至今已有20年，机组长期运行使得壳体整体扭曲变形，虽然经过几次大规模的更换和调整，但这种状况仍然存在。
壳体变形后，进出口法兰处发生扭转，并产生椭圆现象，使固定在其上的一、二级导流环和静叶片随之发生变形。由于一级导流器叶顶与一级导流环间隙极小（0.38mm-0.43mm），故而壳体的变形就会使得动叶片叶与导流环间发生刮磨，产生振动。在此情况下常规做法就是切削动叶片，将叶顶间隙放大，使得形成椭圆后的短轴端（垂直方向）间隙符合要求，但这也使长轴端（水平方向）的间隙被进一步放大。2005年5月的检修中，采用非常规做法将壳体切削，放大短轴端尺寸，长轴端间隙保持不变，一定程度上阻止了由于壳体变形而使机组产生振动的影响。
1.3.2管线变形造成的刮磨
烟气轮机的入口端前是一段连接有膨胀节的φ900mm管线，已经长时间使用，2005年5月的检修中被更换。更换后的新膨胀节由于拉力较大，所以在开汽预热阶段将烟气轮机的进气锥向外拉出一定距离（0.5mm左右），且东西两侧的距离不同，造成进气锥在水平方向发生偏转，一定程度上改变了机组内部各部位间隙值，在电盘车时发生刮磨现象，被迫重新调整间隙。在多次的调整和盘车后，机组才正常，但一级导流器叶顶与一级导流环间隙已被迫放大0.2mm。
2.机组低效率
2.1壳体变形引起动静叶片间隙过大，效率降低
壳体变形使得入口处法兰产生椭圆现象，一、二级导流环和静叶片随之发生变形，从而使动叶片与导流环间发生刮磨。因此在检修过程中将一级导流器叶顶与一级导流环间隙放大（水平方向最大处超过3mm），这样避免了机组的刮磨问题，但烟气轮机的效率却大幅度下降。
2.2工艺参数变化引起机组效率降低
工艺参数的变化也是机组效率降低的主要原因。
首先是冬夏两季室外温度差异巨大，主风机入口温度从-30℃到+30℃变化，影响到烟气轮机的运行参数。冬季气温低，烟气轮机效率高，发电量大，每天在20000度以上；夏季气温高，烟气轮机效率低，发电量少或不能發电。
其次，烟气旁路放空的双动滑阀由于长时间处于高温状态，座圈与阀板、导轨都有较大变形。阀板关闭不严，造成一定量烟气泄漏，当机组内烟气量较低时也会使烟气轮机效率降低。
3.解决方法与建议
3.1作高速动平衡减少残余不平衡量
对于高速旋转的转子而言，特别是工作于一阶临界转速以上的挠性转子，必须通过高速动平衡或全速动平衡来确定它的残余不平衡量，并通过调整将其严格控制在18g·cm的标准范围之内，这样可以有效的减少转子的残余不平衡量，从而达到降低机组振动的目的。
3.2严格控制烟气中催化剂含量
烟气中催化剂含量超标是诱发烟机故障产生的主要原因。由于催化剂含量的超标而产生一系列的问题，对机组的运行构成极大危害，是振动产生的基本根源之一。因此要严格控制再生烟气中的催化剂含量，改进再生器一、二级，并确保三旋效果，使烟气中的催化剂含量不大于0.2g/m3，有效地减少烟气轮机机组内结垢的产生，从而延长机组部件的使用寿命。
3.3工艺方面的改进
机组开机过程中，应适当加大油压，以利于轴瓦内油膜的形成，防止产生油膜震荡，引起机组振动。改进冷却蒸汽流程，可能的情况下，开备机烘衬里并改蒸汽预热为烟气直接预热，防止开机预热阶段由于机器内部温度较低而产生的大量冷凝水与烟气中的催化剂结合，产生垢块粘在转子上，从而在机组运转初期就产生不平衡量影响机组运行。
4.结论
通过近几年来对催化裂化装置E232烟气轮机常见故障的分析，有助于详尽深入的了解该型号机组目前的运行情况。动不平衡和刮磨所引起的振动是故障多发的主要原因，机组的低效率也是停机检修的常见原因。Ingersoll-Rand公司生产的E232烟气轮机在国内炼厂也较多采用且运行多年，安全生产、平稳操作对于运行二十多年的老设备是至关重要的，在无法从根本上解决全部陈年累积问题的情况下，上述分析建议为未来机组的良好运行将会起着巨大的帮助作用。
参考文献
[1] 方子严.化工机器[M].北京：中国石化出版社，1999.
[2]. UDC中华人民共和国行业标准PSH/T3516-2001，催化裂化装置轴流压缩机-烟气轮机机组施工技术规程[S].
作者简介：石允宏（1961.11—），男，汉族，辽宁抚顺人，工程师，辽宁石油化工大学夜大学毕业工程学士学位，单位：抚顺石化工程建设有限公司安全环保部，现从事安全管理工作。
抚顺石化公司石油一厂催化裂化装置烟气轮机，型号E232，为美国Ingersoll-Rand公司生产的双级工业用烟气透平机.
该机组1987年开机至今已有20年，期间多次更换转子，并且2次更换壳体。近期又为故障多发期，从2004年至今共因各种原因开停机检修6次，主要故障表现为：机组的振动和低效率。
1.机组振动
1.1不平衡引起的机组振动
1.1.1转子的不平衡
转子的不平衡是振动产生的重要原因，主要包括静不平衡和动不平衡两种形式。转子静不平衡并不常见，一般的静平衡试验机（如三点式静平衡机或者测量转子跳动值）都可以很明显的发现静不平衡的现象。
转子动不平衡则必须通过做高速转子动平衡或全速转子动平衡才能发现，转子的动不平衡量也是在此工况下确定的，E232的动平衡精度要求达到G1.4，即残余不平衡量不大于18g·cm。转子动平衡是机组检修期间必须检测的项目，转子的动不平衡量可通过平衡块的增减来调节。在2005年以前，由于该机组转子都是只作低速动平衡（600r/min），没有达到正常运行工况，即使在检修后机组振动值仍然很高，有时接近高报值（标准值：高报63.5μm，高高报88μm），说明残余不平衡量仍然很大。在2005年6月的检修中烟气轮机转子与主风机转子均作了高速动平衡（6681r/min，工作转速的1.05倍），使其接近正常转速运行，此后联轴端与非联轴端振动值基本都在20μm以下。
1.1.2蒸汽排凝管堵塞加剧形成不平衡
由于烟气轮机内部介质温度高达700℃以上，在工程实际中采用饱和蒸汽冷却轮盘、轮毂。当蒸汽进入烟气轮机内部后，由于蒸汽排凝管堵塞使蒸汽冷凝水不能完全排出机壳，存在少量残留，蒸汽冷凝水与烟气中的催化剂小颗粒结合形成粘固的块状结垢，从而影响转子的动平衡，造成机组振动。
1.2不对中引起的机组振动
转子找对中是机组检修过程中的重要一环，同心度的好坏是烟气轮机运行好坏的决定因素。由于机组是冷态找正，而正常运行时机组是处于热态，所以找正其是在“找偏”。
1.3刮磨引起的机组振动
1.3.1壳体大变形造成的刮磨
E232烟气轮机从1987年投用至今已有20年，机组长期运行使得壳体整体扭曲变形，虽然经过几次大规模的更换和调整，但这种状况仍然存在。
壳体变形后，进出口法兰处发生扭转，并产生椭圆现象，使固定在其上的一、二级导流环和静叶片随之发生变形。由于一级导流器叶顶与一级导流环间隙极小（0.38mm-0.43mm），故而壳体的变形就会使得动叶片叶与导流环间发生刮磨，产生振动。在此情况下常规做法就是切削动叶片，将叶顶间隙放大，使得形成椭圆后的短轴端（垂直方向）间隙符合要求，但这也使长轴端（水平方向）的间隙被进一步放大。2005年5月的检修中，采用非常规做法将壳体切削，放大短轴端尺寸，长轴端间隙保持不变，一定程度上阻止了由于壳体变形而使机组产生振动的影响。
1.3.2管线变形造成的刮磨
烟气轮机的入口端前是一段连接有膨胀节的φ900mm管线，已经长时间使用，2005年5月的检修中被更换。更换后的新膨胀节由于拉力较大，所以在开汽预热阶段将烟气轮机的进气锥向外拉出一定距离（0.5mm左右），且东西两侧的距离不同，造成进气锥在水平方向发生偏转，一定程度上改变了机组内部各部位间隙值，在电盘车时发生刮磨现象，被迫重新调整间隙。在多次的调整和盘车后，机组才正常，但一级导流器叶顶与一级导流环间隙已被迫放大0.2mm。
2.机组低效率
2.1壳体变形引起动静叶片间隙过大，效率降低
壳体变形使得入口处法兰产生椭圆现象，一、二级导流环和静叶片随之发生变形，从而使动叶片与导流环间发生刮磨。因此在检修过程中将一级导流器叶顶与一级导流环间隙放大（水平方向最大处超过3mm），这样避免了机组的刮磨问题，但烟气轮机的效率却大幅度下降。
2.2工艺参数变化引起机组效率降低
工艺参数的变化也是机组效率降低的主要原因。
首先是冬夏两季室外温度差异巨大，主风机入口温度从-30℃到+30℃变化，影响到烟气轮机的运行参数。冬季气温低，烟气轮机效率高，发电量大，每天在20000度以上；夏季气温高，烟气轮机效率低，发电量少或不能發电。
其次，烟气旁路放空的双动滑阀由于长时间处于高温状态，座圈与阀板、导轨都有较大变形。阀板关闭不严，造成一定量烟气泄漏，当机组内烟气量较低时也会使烟气轮机效率降低。
3.解决方法与建议
3.1作高速动平衡减少残余不平衡量
对于高速旋转的转子而言，特别是工作于一阶临界转速以上的挠性转子，必须通过高速动平衡或全速动平衡来确定它的残余不平衡量，并通过调整将其严格控制在18g·cm的标准范围之内，这样可以有效的减少转子的残余不平衡量，从而达到降低机组振动的目的。
3.2严格控制烟气中催化剂含量
烟气中催化剂含量超标是诱发烟机故障产生的主要原因。由于催化剂含量的超标而产生一系列的问题，对机组的运行构成极大危害，是振动产生的基本根源之一。因此要严格控制再生烟气中的催化剂含量，改进再生器一、二级，并确保三旋效果，使烟气中的催化剂含量不大于0.2g/m3，有效地减少烟气轮机机组内结垢的产生，从而延长机组部件的使用寿命。
3.3工艺方面的改进
机组开机过程中，应适当加大油压，以利于轴瓦内油膜的形成，防止产生油膜震荡，引起机组振动。改进冷却蒸汽流程，可能的情况下，开备机烘衬里并改蒸汽预热为烟气直接预热，防止开机预热阶段由于机器内部温度较低而产生的大量冷凝水与烟气中的催化剂结合，产生垢块粘在转子上，从而在机组运转初期就产生不平衡量影响机组运行。
4.结论
通过近几年来对催化裂化装置E232烟气轮机常见故障的分析，有助于详尽深入的了解该型号机组目前的运行情况。动不平衡和刮磨所引起的振动是故障多发的主要原因，机组的低效率也是停机检修的常见原因。Ingersoll-Rand公司生产的E232烟气轮机在国内炼厂也较多采用且运行多年，安全生产、平稳操作对于运行二十多年的老设备是至关重要的，在无法从根本上解决全部陈年累积问题的情况下，上述分析建议为未来机组的良好运行将会起着巨大的帮助作用。
参考文献
[1] 方子严.化工机器[M].北京：中国石化出版社，1999.
[2]. UDC中华人民共和国行业标准PSH/T3516-2001，催化裂化装置轴流压缩机-烟气轮机机组施工技术规程[S].
作者简介：石允宏（1961.11—），男，汉族，辽宁抚顺人，工程师，辽宁石油化工大学夜大学毕业工程学士学位，单位：抚顺石化工程建设有限公司安全环保部，现从事安全管理工作。