Departament de gestió d'equips, Sinopec Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. 211900
Resum: Aquest article analitza les causes anormals de les grans unitats turbo expansores, proposa una sèrie de mesures per resoldre els problemes i entén els punts de risc i les mesures preventives de funcionament.Mitjançant l'aplicació de la tecnologia d'eliminació de vernís, s'eliminen els perills potencials ocults i es garanteix la seguretat intrínseca de la unitat.
1. visió general
La unitat de compressor d'aire de la planta de PTA de 60 t/a de Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. està equipada amb equips d'Alemanya MAN Turbo.La unitat és una unitat tres en un, en la qual la unitat del compressor d'aire és una unitat de turbina de cinc etapes multi-eix, la turbina de vapor de condensació s'utilitza com a màquina de conducció principal de la unitat del compressor d'aire i el turbo expansor és utilitzat com a unitat de compressor d'aire.Màquina d'accionament auxiliar.El turbo expansor adopta una expansió de dues etapes alta i baixa, cadascun té un port d'aspiració i un port d'escapament, i l'impulsor adopta un impulsor de tres vies (vegeu la figura 1)
Figura 1 Vista en secció de la unitat d'expansió (esquerra: costat d'alta pressió; dreta: costat de baixa pressió)
Els principals paràmetres de rendiment del turboexpansor són els següents:
La velocitat lateral d'alta pressió és de 16583 r/min i la velocitat lateral de baixa pressió és de 9045 r/min;la potència total nominal de l'expansor és de 7990 KW i el cabal és de 12700-150450 kg/h;la pressió d'entrada és 1,3Mpa i la pressió d'escapament és de 0,003Mpa.La temperatura d'admissió del costat d'alta pressió és de 175 °C i la temperatura d'escapament és de 80 °C;la temperatura d'admissió del costat de baixa pressió és de 175 °C i la temperatura d'escapament és de 45 °C;s'utilitzen un conjunt de coixinets d'inclinació als dos extrems dels eixos d'engranatge lateral d'alta pressió i de baixa pressió. 3 grups de 15 broquets d'injecció d'oli, el diàmetre del broquet d'entrada d'oli és d'1,8 mm, hi ha 9 forats de retorn d'oli per al coixinet i, en circumstàncies normals, s'utilitzen 5 ports i 4 blocs.Aquesta unitat tres en un adopta el mètode de lubricació forçada del subministrament d'oli centralitzat des de l'estació d'oli lubricant.
2. Problemes amb la tripulació
El 2018, per complir amb els requisits d'emissió de COV, es va afegir una nova unitat de COV al dispositiu per tractar el gas de cua del reactor d'oxidació, i el gas de cua tractat encara es va injectar a l'expansor.Com que la sal de bromur del gas de cua original s'oxida a alta temperatura, hi ha ions bromur.Per evitar que els ions bromur es condensin i es separin quan el gas de cua s'expandeix i treballa a l'expansor, provocarà corrosió per picadura a l'expansor i als equips posteriors.Per tant, cal augmentar la unitat d'expansió.Temperatura d'admissió i temperatura d'escapament del costat d'alta pressió i del costat de baixa pressió (vegeu la taula 1).
Taula 1 Llista de temperatures de funcionament a l'entrada i sortida de l'expansor abans i després de la transformació de COV
| NO. | Canvi de paràmetres | Transformació de l'anterior | Després de la transformació |
| 1 | Temperatura d'admissió lateral d'alta pressió | 175 °C | 190 °C |
| 2 | Temperatura d'escapament lateral d'alta pressió | 80 ℃ | 85 °C |
| 3 | Temperatura d'admissió lateral de baixa pressió | 175 °C | 195 °C |
| 4 | Temperatura d'escapament del costat de baixa pressió | 45 °C | 65 °C |
Abans de la transformació de VOC, la temperatura del coixinet lateral no impulsor a l'extrem de baixa pressió ha estat estable a uns 80 °C (la temperatura d'alarma del coixinet aquí és de 110 °C i la temperatura alta és de 120 °C).Després que la transformació de COV es va iniciar el 6 de gener de 2019, la temperatura del coixinet lateral no impulsor a l'extrem de baixa pressió de l'expansor va augmentar lentament i la temperatura més alta es va acostar a la temperatura més alta notificada de 120 ° C, però el els paràmetres de vibració no van canviar significativament durant aquest període (vegeu la figura 2).
Fig. 2 Diagrama de cabal de l'expansor i vibració i temperatura de l'eix del costat no motor
1 – línia de flux 2 – línia final sense accionament 3 – línia de vibració de l'eix no conductor
3. Anàlisi de la causa i mètode de tractament
Després de comprovar i analitzar la tendència de la fluctuació de la temperatura dels coixinets de la turbina de vapor i eliminar els problemes de visualització d'instruments in situ, les fluctuacions del procés, la transmissió estàtica del desgast del raspall de la turbina de vapor, les fluctuacions de la velocitat de l'equip i la qualitat de les peces, les principals raons de les fluctuacions de temperatura del coixinet són:
3.1 Raons de l'augment de temperatura del coixinet lateral no impulsor a l'extrem de baixa pressió de l'expansor
3.1.1 La inspecció de desmuntatge va trobar que la distància entre el coixinet i l'eix i la distància d'engranatge de les dents de l'engranatge eren normals.Excepte el vernís sospitós a la superfície del coixinet del costat no impulsor a l'extrem de baixa pressió de l'expansor (vegeu la figura 3), no es van trobar anomalies en altres coixinets.
Figura 3 Imatge física del coixinet de l'extrem sense accionament i del parell cinemàtic de l'expansor
3.1.2 Com que l'oli lubricant s'ha substituït durant menys d'un any, la qualitat de l'oli ha superat la prova abans de conduir.Per tal d'eliminar dubtes, l'empresa va enviar l'oli lubricant a una empresa professional per a proves i anàlisis.L'empresa professional confirma que la fixació a la superfície de suport és un vernís primerenc, MPC (índex de propensió al vernís) (vegeu la figura 4)
Figura 4 Informe d'anàlisi de tecnologia de monitoratge d'oli emès per tecnologia professional de monitoratge d'oli
3.1.3 L'oli lubricant utilitzat en l'expansor és l'oli de turbina Shell Turbo núm. 46 (oli mineral).Quan l'oli mineral està a una temperatura elevada, l'oli lubricant s'oxida i els productes d'oxidació s'agrupen a la superfície de la cassola del coixinet per formar un vernís.L'oli lubricant mineral es compon principalment de substàncies hidrocarburs, que són relativament estables a temperatura ambient i baixa temperatura.Tanmateix, si algunes (fins i tot un nombre molt reduït) de molècules d'hidrocarburs pateixen reaccions d'oxidació a altes temperatures, altres molècules d'hidrocarburs també patiran reaccions en cadena, que és una característica de les reaccions en cadena d'hidrocarburs.
3.1.4 Els tècnics de l'equip van realitzar investigacions sobre el suport del cos de l'equip, l'estrès per fred de les canonades d'entrada i sortida, la detecció de fuites del sistema d'oli i la integritat de la sonda de temperatura.I es va substituir un conjunt de coixinets a l'extrem sense accionament del costat de baixa pressió de l'expansor, però després de conduir durant un mes, la temperatura encara va arribar als 110 ℃ i després hi va haver grans fluctuacions de vibració i temperatura.Es van fer diversos ajustaments per tal d'apropar-se a les condicions prèvies a la retroadaptació, però gairebé sense cap efecte (vegeu la figura 5).
Figura 5 Gràfic de tendències dels indicadors relacionats del 13 de febrer al 29 de març
el fabricant MAN Turbo, en les condicions de treball actuals de l'expansor, si el volum d'aire d'admissió és estable a 120 t/h, la potència de sortida és de 8000kw, que és relativament propera a la potència de sortida del disseny original de 7990kw en condicions de treball normals;Quan el volum d'aire és de 1 30 t/h, la potència de sortida és de 8680kw;si el volum d'aire d'admissió és de 146 t/h, la potència de sortida és de 9660kw.Com que el treball realitzat pel costat de baixa pressió representa dos terços de l'expansor, el costat de baixa pressió de l'expansor es pot sobrecarregar.Quan la temperatura supera els 110 °C, el valor de vibració canvia dràsticament, la qual cosa indica que el vernís acabat de formar a la superfície de l'eix i la cassola del coixinet està ratllat durant aquest període (vegeu la figura 6).
Figura 6 Taula d'equilibri de potència de la unitat d'expansió
3.2Mecanisme d'anàlisi de problemes existents
3.2.1 Tal com es mostra a la figura 7, es pot veure que l'angle inclòs entre la lleugera direcció de vibració del fulcre del bloc de rajoles i la línia de coordenades horitzontals del sistema de coordenades és β, l'angle de balanceig del bloc de rajoles és φ , i el sistema de coixinet d'inclinació format per 5 rajoles, quan la rajola Quan la coixinet està sotmesa a la pressió de la pel·lícula d'oli, ja que el fulcre de la coixinet no és un cos rígid absolut, la posició del fulcre de la coixinet després de la deformació per compressió serà produeixen un petit desplaçament al llarg de la direcció de la precàrrega geomètrica a causa de la rigidesa del punt de suport, canviant així el joc del coixinet i el gruix de la pel·lícula d'oli [1]] .
Fig.7 Sistema de coordenades de coixinet simple de coixinet basculant
3.2.2 A la figura 1 es pot veure que el rotor és una estructura de bigues en voladís i l'impulsor és el component principal de treball.Com que el costat de l'impulsor és el costat de conducció, quan el gas s'expandeix per fer el treball, l'eix giratori del costat de l'impulsor es troba en un estat ideal a la cassola del coixinet a causa de l'efecte de l'amortiment del gas, i la bretxa d'oli continua sent normal.En el procés d'engranatge i transmissió del parell entre els engranatges grans i petits, amb aquest com a fulcre, el moviment lliure radial de l'eix lateral no impulsor es limitarà en condicions de sobrecàrrega i la pressió de la pel·lícula lubricant és superior a la d'altres coixinets, fent que aquest lloc estigui lubricat. La rigidesa de la pel·lícula augmenta, la taxa de renovació de la pel·lícula d'oli disminueix i la calor de fricció augmenta, donant lloc a un vernís.
3.2.3 El vernís de l'oli es produeix principalment de tres formes: oxidació del petroli, "microcombustió" del petroli i descàrrega local a alta temperatura.El vernís ha de ser causat per la "microcombustió" de l'oli.El mecanisme és el següent: una certa quantitat d'aire (generalment menys del 8%) es dissol a l'oli lubricant.Quan es supera el límit de solubilitat, l'aire que entra a l'oli existirà en l'oli en forma de bombolles en suspensió.Després d'entrar al coixinet, l'alta pressió fa que aquestes bombolles pateixin una ràpida compressió adiabàtica i la temperatura del fluid augmenta ràpidament per provocar una "microcombustió" adiabàtica de l'oli, donant lloc a insolubles de mida extremadament reduïda.Aquests insolubles són polars i tendeixen a adherir-se a les superfícies metàl·liques per formar vernissos.Com més gran és la pressió, menor és la solubilitat de la matèria insoluble, i més fàcil és precipitar i sedimentar per formar un vernís.
3.2.4 Amb la formació del vernís, el gruix de la pel·lícula d'oli en estat no lliure està ocupat pel vernís i, al mateix temps, la velocitat de renovació de la pel·lícula d'oli disminueix i la temperatura augmenta gradualment, la qual cosa augmenta la fricció entre la superfície del coixinet i l'eix, i el vernís dipositat provoca una mala dissipació de calor i l'augment de la temperatura de l'oli condueixen a una temperatura elevada del coixinet del coixinet.Al final, el diari frega contra el vernís, que es manifesta en fluctuacions violentes en la vibració de l'eix.
3.2.5 Tot i que el valor MPC de l'oli expansor no és elevat, quan hi ha un vernís al sistema d'oli lubricant, la dissolució i precipitació de les partícules de vernís a l'oli es limita a causa de la capacitat limitada de l'oli lubricant per dissoldre's. les partícules de vernís.És un sistema d'equilibri dinàmic.Quan arriba a un estat saturat, el vernís penjarà al coixinet o al coixinet del coixinet, provocant la fluctuació de la temperatura del coixinet del coixinet, que és un perill ocult important que afecta el funcionament segur.Però com que s'adhereix al coixinet del coixinet, és una de les raons de l'augment de la temperatura del coixinet del coixinet.
4 Mesures i contramesures
L'eliminació de l'acumulació de vernís al coixinet pot garantir que el coixinet de la unitat funcioni a una temperatura controlada.Mitjançant la investigació i la comunicació amb molts fabricants d'equips d'eliminació de vernís, vam triar Kunshan Winsonda, que té un bon efecte d'ús i una reputació de mercat, per produir adsorció electrostàtica WVD-II + adsorció de resina, que és un equip d'eliminació de vernís compost per eliminar la pintura.membrana.
Els purificadors d'oli de la sèrie WVD-II combinen eficaçment la tecnologia de purificació d'adsorció electrostàtica i la tecnologia d'intercanvi d'ions, resolen el vernís dissolt mitjançant l'adsorció de resina i resolen el vernís precipitat mitjançant l'adsorció electrostàtica.Aquesta tecnologia pot minimitzar el contingut de fangs en poc temps, en un curt període de diversos dies, el sistema de lubricació original que conté una gran quantitat de fangs/vernís es pot restaurar al millor estat de funcionament i el problema de l'augment lent en es pot resoldre la temperatura del coixinet d'empenta causada pel vernís.Pot eliminar i prevenir eficaçment els fangs d'oli solubles i no solubles generats durant el funcionament normal de la turbina de vapor.
Els seus principis principals són els següents:
4.1 Resina d'intercanvi iònic per eliminar el vernís dissolt
La resina d'intercanvi iònic es compon principalment de dues parts: l'esquelet del polímer i el grup d'intercanvi iònic.El principi d'adsorció es mostra a la figura 8,
Figura 8 Principi d'adsorció de resina d'interacció ió
El grup d'intercanvi es divideix en una part fixa i una part mòbil.La part fixa està lligada a la matriu del polímer i no es pot moure lliurement, i es converteix en un ió fix;la part mòbil i la part fixa es combinen per enllaços iònics per convertir-se en un ió intercanviable.Els ions fixos i els ions mòbils tenen càrregues oposades respectivament.A la cassola del coixinet, la part mòbil es descompon en ions que es mouen lliurement, que intercanvien amb altres productes de degradació amb la mateixa càrrega, de manera que es combinen amb els ions fixos i s'adsorbeixen fermament a la base d'intercanvi.Al grup, s'emporta l'oli, el vernís dissolt eliminat per adsorció de resina d'intercanvi iònic.
4.2 Tecnologia d'adsorció electrostàtica per eliminar el vernís en suspensió
La tecnologia d'adsorció electrostàtica utilitza principalment un generador d'alta tensió per generar un camp electrostàtic d'alta tensió per polaritzar les partícules contaminades del petroli per mostrar càrregues positives i negatives respectivament.Les partícules neutres són comprimides i mogudes per les partícules carregades, i finalment totes les partícules s'adsorbeixen i s'uneixen al col·lector (vegeu la figura 9).
Figura 8 Principi de la tecnologia d'adsorció electrostàtica
La tecnologia de neteja d'oli electrostàtica pot eliminar tots els contaminants insolubles, incloses les impureses en partícules i el vernís en suspensió produïts per la degradació de l'oli.Tanmateix, els elements de filtre tradicionals només poden eliminar partícules grans amb la precisió corresponent, i és difícil eliminar submicrons nivell de vernís suspès.
Aquest sistema pot resoldre completament el vernís precipitat i dipositat al coixinet del coixinet, resolent així completament la influència de la temperatura del coixinet del coixinet i els canvis de vibració causats pel vernís, de manera que la unitat pugui funcionar de manera estable durant un llarg període de temps.
5 Conclusió
La unitat d'eliminació de vernís WSD WVD-II es va posar en funcionament, a través de dos anys d'observació de funcionament, la temperatura del coixinet sempre s'ha mantingut al voltant dels 90 °C i la unitat s'ha mantingut en funcionament normal.Es va trobar una pel·lícula de vernís (vegeu la figura 10).
La imatge física del desmuntatge del coixinet després d'instal·lar l'eliminació del vernís
equipament
referències:
[1] Liu Siyong, Xiao Zhonghui, Yan Zhiyong i Chen Zhujie.Simulació numèrica i investigació experimental sobre les característiques dinàmiques dels coixinets de coixinet basculant elàstic i amortidor de pivot [J].Chinese Journal of Mechanical Engineering, octubre de 2014, 50(19):88.
Hora de publicació: 13-12-2022