Oddelenie správy zariadení, Sinopec Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. 211900
Abstraktné: Táto práca analyzuje abnormálne príčiny veľkých turboexpandérových jednotiek, navrhuje sériu opatrení na vyriešenie problémov a zachytáva rizikové body a preventívne opatrenia prevádzky.Aplikáciou technológie odstraňovania laku sú eliminované potenciálne skryté nebezpečenstvá a je zaistená vlastná bezpečnosť jednotky.
1. prehľad
Jednotka vzduchového kompresora závodu PTA 60 t/rok spoločnosti Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. je vybavená zariadením z Nemecka MAN Turbo.Jednotka je jednotka tri v jednom, v ktorej jednotka vzduchového kompresora je viachriadeľová päťstupňová turbínová jednotka, kondenzačná parná turbína je použitá ako hlavný hnací stroj jednotky vzduchového kompresora a turboexpandér je používa sa ako jednotka vzduchového kompresora.Pomocný hnací stroj.Turbo expandér využíva vysokú a nízku dvojstupňovú expanziu, každý má sací otvor a výfukový otvor a obežné koleso využíva trojcestné obežné koleso (pozri obrázok 1)
Obrázok 1 Pohľad v reze na expanznú jednotku (vľavo: vysokotlaková strana; vpravo: nízkotlaková strana)
Hlavné výkonové parametre turbo expandéra sú nasledovné:
Rýchlosť vysokotlakovej strany je 16583 ot./min a rýchlosť nízkotlakovej strany je 9045 ot./min.;menovitý celkový výkon expandéra je 7990 kW a prietok 12700-150450 kg/h;vstupný tlak je 1,3 MPa a výfukový tlak je 0,003 MPa.Teplota nasávania na vysokotlakovej strane je 175 °C a teplota výfuku je 80 °C;teplota nasávania na nízkotlakovej strane je 175 °C a teplota výfuku je 45 °C;na oboch koncoch vysokotlakových a nízkotlakových bočných ozubených hriadeľov sa používa súprava naklápacích podložiek Ložiská, každé s 5 podložkami, vstupné potrubie oleja môže vstupovať do oleja dvoma spôsobmi a každé ložisko má jeden otvor na vstup oleja, cez 3 skupiny po 15 trysiek na vstrekovanie oleja, priemer vstupnej trysky oleja je 1,8 mm, pre ložisko je 9 spätných otvorov oleja a za normálnych okolností sa používa 5 portov a 4 bloky.Táto jednotka tri v jednom využíva metódu núteného mazania centralizovanej dodávky oleja zo stanice mazacieho oleja.
2. Problémy s posádkou
V roku 2018 za účelom splnenia emisných požiadaviek VOC pribudla do zariadenia nová jednotka VOC na úpravu koncového plynu oxidačného reaktora a upravený koncový plyn bol stále vstrekovaný do expandéra.Pretože bromidová soľ v pôvodnom koncovom plyne je oxidovaná pri vysokej teplote, existujú bromidové ióny.Aby sa zabránilo kondenzácii a oddeľovaniu bromidových iónov, keď koncový plyn expanduje a pracuje v expandéri, spôsobí jamkovú koróziu na expandéri a následnom zariadení.Preto je potrebné zvýšiť expanznú jednotku.Teplota nasávania a teplota výfuku na strane vysokého tlaku a na strane nízkeho tlaku (pozri tabuľku 1).
Tabuľka 1 Zoznam prevádzkových teplôt na vstupe a výstupe expandéra pred a po transformácii VOC
| NIE | Zmena parametrov | Transformácia bývalého | Po transformácii |
| 1 | Teplota nasávaného vzduchu na vysokotlakovej strane | 175 °C | 190 °C |
| 2 | Teplota výfuku na vysokotlakovej strane | 80 ℃ | 85 °C |
| 3 | Teplota nasávaného vzduchu na nízkotlakovej strane | 175 °C | 195 °C |
| 4 | Teplota výfuku na nízkotlakovej strane | 45 °C | 65 °C |
Pred transformáciou VOC bola teplota ložiska mimo obežného kolesa na nízkotlakovom konci stabilná približne 80 °C (poplachová teplota ložiska je tu 110 °C a vysoká teplota je 120 °C).Po spustení transformácie VOC 6. januára 2019 teplota ložiska na strane bez obežného kolesa na nízkotlakovom konci expandéra pomaly stúpala a najvyššia teplota bola blízka najvyššej hlásenej teplote 120 °C, ale parametre vibrácií sa počas tohto obdobia výrazne nezmenili (pozri obrázok 2).
Obr. 2 Schéma prietoku expandéra a vibrácií a teploty hriadeľa na nehnacej strane
1 – prietokové vedenie 2 – nehnacie koncové vedenie 3 – vibračné vedenie nehnacieho hriadeľa
3. Analýza príčin a metóda liečby
Po kontrole a analýze trendu kolísania teploty ložísk parných turbín a odstránení problémov so zobrazovaním prístrojov na mieste, kolísaním procesov, statickým prenosom opotrebovania kief parnej turbíny, kolísaním rýchlosti zariadenia a kvalitou dielov, hlavné dôvody kolísania teploty ložísk sú:
3.1 Dôvody zvýšenia teploty ložiska na strane obežného kolesa na nízkotlakovom konci expandéra
3.1.1 Demontážnou kontrolou sa zistilo, že vzdialenosť medzi ložiskom a hriadeľom a vôľa záberu zubov ozubeného kolesa sú normálne.Okrem predpokladaného laku na ložiskovej ploche mimo obežného kolesa na nízkotlakovom konci expandéra (pozri obrázok 3) neboli zistené žiadne abnormality v iných ložiskách.
Obrázok 3 Fyzický obrázok ložiska bez pohonu a kinematickej dvojice expandéra
3.1.2 Keďže mazací olej bol vymieňaný menej ako rok, kvalita oleja prešla testom pred jazdou.Aby sa odstránili pochybnosti, spoločnosť poslala mazací olej na testovanie a analýzu odbornej firme.Odborná firma potvrdzuje, že nástavec na dosadaciu plochu je skorým lakom MPC (index lakovej náchylnosti) (pozri obrázok 4)
Obrázok 4 Správa o analýze technológie monitorovania oleja vydaná profesionálnou technológiou monitorovania oleja
3.1.3 Mazacím olejom použitým v expandéri je turbínový olej Shell Turbo č. 46 (minerálny olej).Keď je minerálny olej pri vysokej teplote, mazací olej sa oxiduje a oxidačné produkty sa zhromažďujú na povrchu ložiskového puzdra a vytvárajú lak.Minerálny mazací olej sa skladá hlavne z uhľovodíkových látok, ktoré sú relatívne stabilné pri izbovej teplote a nízkej teplote.Ak však niektoré (aj veľmi malý počet) molekúl uhľovodíkov podstúpia oxidačné reakcie pri vysokých teplotách, ďalšie uhľovodíkové molekuly tiež prejdú reťazovými reakciami, čo je charakteristické pre uhľovodíkové reťazové reakcie.
3.1.4 Technici zariadenia vykonali prieskumy týkajúce sa podopretia telesa zariadenia, namáhania vstupného a výstupného potrubia chladom, detekcie netesností olejového systému a integrity teplotnej sondy.A vymenil sadu ložísk na nehnacom konci nízkotlakovej strany expandéra, ale po mesiaci jazdy teplota stále dosahovala 110 ℃ a potom došlo k veľkým výkyvom vibrácií a teploty.Vykonalo sa niekoľko úprav s cieľom priblížiť sa podmienkam pred rekonštrukciou, ale takmer bez akéhokoľvek účinku (pozri obrázok 5).
Obrázok 5 Graf trendu súvisiacich ukazovateľov od 13. februára do 29. marca
výrobca MAN Turbo, pri súčasných pracovných podmienkach expandéra, ak je objem nasávaného vzduchu stabilný na 120 t/h, výstupný výkon je 8000 kW, čo je relatívne blízko pôvodnému projektovanému výstupnému výkonu 7990 kW za normálnych pracovných podmienok;Pri objeme vzduchu 1 30 t/h je výstupný výkon 8680 kW;pri objeme nasávaného vzduchu 1 46 t/h je výstupný výkon 9660 kW.Pretože práca vykonaná na nízkotlakovej strane predstavuje dve tretiny expandéra, nízkotlaková strana expandéra môže byť preťažená.Keď teplota prekročí 110 °C, hodnota vibrácií sa drasticky zmení, čo naznačuje, že novovytvorený lak na povrchu hriadeľa a ložiskového puzdra je počas tejto doby poškriabaný (pozri obrázok 6).
Obrázok 6 Tabuľka bilancie výkonu expanznej jednotky
3.2Analýza mechanizmov existujúcich problémov
3.2.1 Ako je znázornené na obrázku 7, je možné vidieť, že uhol medzi miernym smerom vibrácií otočného bodu dlaždicového bloku a horizontálnou súradnicovou čiarou v súradnicovom systéme je β , uhol výkyvu dlaždicového bloku je φ a nosný systém sklopnej podložky zložený z 5 dlaždíc, keď je podložka vystavená tlaku olejového filmu, keďže oporou podložky nie je absolútne tuhé teleso, poloha otočného bodu podložky po deformácii tlakom sa zmení spôsobiť malý posun pozdĺž geometrického smeru predpätia v dôsledku tuhosti otočného bodu, čím sa zmení vôľa ložiska a hrúbka olejového filmu [1] .
Obr.7 Súradnicový systém jednej podložky ložiska sklopnej podložky
3.2.2 Z obrázku 1 je zrejmé, že rotor je konzolová nosníková konštrukcia a obežné koleso je hlavným pracovným komponentom.Pretože strana obežného kolesa je hnacou stranou, keď plyn expanduje, aby vykonal prácu, rotujúci hriadeľ na strane obežného kolesa je v ideálnom stave v ložiskovom puzdre v dôsledku účinku plynového tlmenia a olejová medzera zostáva normálna.V procese záberu a prenosu krútiaceho momentu medzi veľkými a malými ozubenými kolesami, s týmto ako osou, bude obmedzený radiálny voľný pohyb hriadeľa na strane obežného kolesa v podmienkach preťaženia a tlak jeho mazacieho filmu je vyšší ako u iných ložiská, čím sa toto miesto premaže Tuhosť filmu sa zvýši, rýchlosť obnovy olejového filmu sa zníži a trecie teplo sa zvýši, výsledkom čoho je lak.
3.2.3 Lak v oleji sa vyrába hlavne v troch formách: oxidácia oleja, „mikrospaľovanie“ oleja a lokálne vypúšťanie pri vysokej teplote.Lak by mal byť spôsobený „mikrospálením“ oleja.Mechanizmus je nasledujúci: v mazacom oleji sa rozpustí určité množstvo vzduchu (vo všeobecnosti menej ako 8 %).Keď sa prekročí limit rozpustnosti, vzduch vstupujúci do oleja bude existovať v oleji vo forme suspendovaných bublín.Po vstupe do ložiska vysoký tlak spôsobí, že tieto bubliny podstúpia rýchlu adiabatickú kompresiu a teplota kvapaliny sa rýchlo zvýši, čo spôsobí adiabatické „mikrospaľovanie“ oleja, čo má za následok extrémne malé nerozpustné látky.Tieto nerozpustné látky sú polárne a majú tendenciu priľnúť na kovové povrchy a vytvárať laky.Čím väčší tlak, tým nižšia je rozpustnosť nerozpustnej hmoty a tým ľahšie sa vyzráža a usadzuje za vzniku laku.
3.2.4 S tvorbou laku je hrúbka olejového filmu v nevoľnom stave obsadená lakom a súčasne sa znižuje rýchlosť obnovy olejového filmu a postupne stúpa teplota, ktorá sa zvyšuje trenie medzi povrchom ložiskového puzdra a hriadeľa a usadenina laku spôsobuje Zlý odvod tepla a stúpajúca teplota oleja vedú k vysokej teplote ložiskového puzdra.V závere sa čap trie o lak, čo sa prejavuje prudkými výkyvmi vibrácií hriadeľa.
3.2.5 Hoci hodnota MPC expandovacieho oleja nie je vysoká, ak je v systéme mazacieho oleja lak, rozpúšťanie a zrážanie častíc laku v oleji je obmedzené v dôsledku obmedzenej schopnosti mazacieho oleja rozpúšťať sa. častice laku.Ide o dynamický balančný systém.Po dosiahnutí nasýteného stavu bude lak visieť na ložisku alebo ložiskovej podložke, čo spôsobí kolísanie teploty ložiskovej podložky, čo je hlavné skryté nebezpečenstvo ovplyvňujúce bezpečnú prevádzku.Ale pretože priľne k ložiskovej podložke, je to jeden z dôvodov zvýšenia teploty ložiskovej podložky.
4 Opatrenia a protiopatrenia
Odstránenie nahromadeného laku na ložisku môže zabezpečiť, že ložisko jednotky beží pri kontrolovanej teplote.Prostredníctvom výskumu a komunikácie s mnohými výrobcami zariadení na odstraňovanie lakov sme si vybrali spoločnosť Kunshan Winsonda, ktorá má dobrý užívateľský efekt a reputáciu na trhu, na výrobu elektrostatickej adsorpcie WVD-II + adsorpcie živice, čo je zariadenie na odstraňovanie zloženého laku na odstraňovanie farby.membrána.
Čističe oleja série WVD-II efektívne kombinujú technológiu čistenia elektrostatickej adsorpcie a technológiu iónovej výmeny, riešia rozpustený lak adsorpciou živice a riešia vyzrážaný lak elektrostatickou adsorpciou.Táto technológia dokáže v krátkom čase minimalizovať obsah kalu , V krátkom období niekoľkých dní je možné pôvodný mazací systém obsahujúci veľké množstvo kalu/laku uviesť do najlepšieho prevádzkového stavu a problém pomalého nábehu teplotu axiálneho ložiska spôsobenú lakom možno vyriešiť.Dokáže účinne odstraňovať a predchádzať rozpustným a nerozpustným olejovým kalom vznikajúcim počas normálnej prevádzky parnej turbíny.
Jeho hlavné princípy sú nasledovné:
4.1 Iónomeničová živica na odstránenie rozpusteného laku
Iónomeničová živica sa skladá hlavne z dvoch častí: polymérneho skeletu a iónomeničovej skupiny.Princíp adsorpcie je znázornený na obrázku 8,
Obrázok 8 Princíp adsorpcie živice s iónovou interakciou
Výmenná skupina je rozdelená na pevnú časť a pohyblivú časť.Pevná časť je naviazaná na polymérnu matricu a nemôže sa voľne pohybovať a stáva sa fixným iónom;pohyblivá časť a pevná časť sú spojené iónovými väzbami, aby sa stali vymeniteľným iónom.Fixné ióny a mobilné ióny majú opačný náboj.V ložiskovom puzdre sa pohyblivá časť rozkladá na voľne sa pohybujúce ióny, ktoré sa vymieňajú s inými degradačnými produktmi s rovnakým nábojom, takže sa spájajú s fixnými iónmi a sú pevne adsorbované na výmennej báze.Na skupine ju odoberá olej, rozpustený lak sa odstráni adsorpciou iónomeničovej živice.
4.2 Technológia elektrostatickej adsorpcie na odstránenie suspendovaného laku
Technológia elektrostatickej adsorpcie využíva hlavne vysokonapäťový generátor na generovanie vysokonapäťového elektrostatického poľa na polarizáciu znečistených častíc v oleji tak, aby vykazovali kladný a záporný náboj.Neutrálne častice sú stláčané a posúvané nabitými časticami a nakoniec sú všetky častice adsorbované a pripojené ku kolektoru (pozri obrázok 9).
Obrázok 8 Princíp technológie elektrostatickej adsorpcie
Technológia elektrostatického čistenia oleja dokáže odstrániť všetky nerozpustné znečisťujúce látky, vrátane pevných častíc a suspendovaných lakov, ktoré vznikajú degradáciou oleja.Tradičné filtračné prvky však dokážu odstrániť len veľké častice so zodpovedajúcou presnosťou a je ťažké odstrániť submikrónové častice zarovnaný suspendovaný lak .
Tento systém dokáže úplne vyriešiť vyzrážaný a usadený lak na ložiskovej podložke, čím úplne vyrieši vplyv zmien teploty ložiskovej podložky a zmien vibrácií spôsobených lakom, takže jednotka môže pracovať stabilne po dlhú dobu.
5. Záver
Jednotka na odstraňovanie laku WSD WVD-II bola uvedená do prevádzky, počas dvoch rokov pozorovania prevádzky sa teplota ložiska vždy udržiavala na hodnote okolo 90 °C a jednotka zostala v normálnej prevádzke.Bol nájdený lakový film (pozri obrázok 10).
Fyzický obraz demontáže ložiska po inštalácii a odstránení laku
zariadení
referencie:
[1] Liu Siyong, Xiao Zhonghui, Yan Zhiyong a Chen Zhujie.Numerická simulácia a experimentálny výskum dynamických charakteristík otočných elastických a tlmiacich naklápacích ložísk [J].Chinese Journal of Mechanical Engineering, október 2014, 50(19):88.
Čas odoslania: 13. decembra 2022