Aplicarea cu succes a tehnologiei de filtrare pentru îndepărtarea lacului în unitățile mari petrochimice

Departamentul de management al echipamentelor, Sinopec Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. 211900

Abstract: Această lucrare analizează cauzele anormale ale unităților mari de expansoare turbo, propune o serie de măsuri pentru a rezolva problemele și înțelege punctele de risc și măsurile preventive ale funcționării.Prin aplicarea tehnologiei de îndepărtare a lacului se elimină potențialele pericole ascunse și se asigură siguranța intrinsecă a unității.

1. Prezentare generală

Unitatea de compresor de aer a fabricii de PTA de 60 t/a a Yizheng Chemical Fibre Co., Ltd. este echipată cu echipamente din Germania MAN Turbo.Unitatea este o unitate trei-în-unu, în care unitatea compresorului de aer este o unitate de turbină cu mai multe arbori în cinci trepte, turbina cu abur cu condensare este folosită ca mașină principală de antrenare a unității compresorului de aer, iar expansorul turbo este folosit ca unitate de compresor de aer.Mașină de antrenare auxiliară.Expansorul turbo adoptă o expansiune înaltă și joasă în două etape, fiecare are un orificiu de aspirație și un orificiu de evacuare, iar rotorul adoptă un rotor cu trei căi (vezi Figura 1)

Figura 1 Vedere în secțiune a unității de expansiune (stânga: partea de înaltă presiune; dreapta: partea de joasă presiune)

Principalii parametri de performanță ai expansorului turbo sunt următorii:

Viteza pe partea de înaltă presiune este de 16583 r/min, iar viteza pe partea de joasă presiune este de 9045 r/min;puterea totală nominală a expandorului este de 7990 KW, iar debitul este de 12700-150450-kg/h;presiunea de admisie este de 1,3Mpa, iar presiunea de evacuare este de 0,003Mpa.Temperatura de admisie a părții de înaltă presiune este de 175°C, iar temperatura de evacuare este de 80°C;temperatura de admisie a părții de joasă presiune este de 175 °C, iar temperatura de evacuare este de 45 °C;un set de plăcuțe basculante sunt utilizate la ambele capete ale arborilor angrenajului lateral de înaltă și joasă presiune Rulmenți, fiecare cu 5 plăcuțe, conducta de admisie a uleiului poate intra în ulei în două moduri, iar fiecare rulment are o gaură de admisie a uleiului, prin 3 grupuri de 15 duze de injecție de ulei, diametrul duzei de admisie a uleiului este de 1,8 mm, există 9 găuri de retur de ulei pentru rulment și, în circumstanțe normale, sunt utilizate 5 porturi și 4 blocuri.Această unitate trei în unu adoptă metoda de lubrifiere forțată a alimentării centralizate cu ulei de la stația de ulei de lubrifiere.

2. Probleme cu echipajul

În 2018, pentru a îndeplini cerințele privind emisiile de COV, la dispozitiv a fost adăugată o nouă unitate de COV pentru a trata gazul de coadă al reactorului de oxidare, iar gazul de coadă tratat a fost încă injectat în expandor.Deoarece sarea de bromură din gazul de coadă original este oxidată la temperatură ridicată, există ioni de bromură.Pentru a preveni condensarea și separarea ionilor de bromură atunci când gazul de coadă se extinde și lucrează în expandor, acesta va provoca coroziune prin pitting la expander și la echipamentele ulterioare.Prin urmare, este necesară creșterea unității de expansiune.Temperatura de admisie și temperatura de evacuare a părții de înaltă presiune și a părții de joasă presiune (a se vedea tabelul 1).

Tabelul 1 Lista temperaturilor de funcționare la intrarea și la ieșirea expansorului înainte și după transformarea COV

Înainte de transformarea COV, temperatura rulmentului lateral non-rotor la capătul de joasă presiune a fost stabilă la aproximativ 80 ° C (temperatura de alarmă a rulmentului aici este de 110 ° C, iar temperatura ridicată este de 120 ° C).După ce transformarea COV a fost începută la 6 ianuarie 2019, temperatura rulmentului lateral fără rotor de la capătul de joasă presiune a expandorului a crescut lent, iar cea mai ridicată temperatură a fost aproape de cea mai ridicată temperatură raportată de 120°C, dar parametrii de vibrație nu s-au modificat semnificativ în această perioadă (vezi Figura 2).

Fig. 2 Diagrama debitului expansorului și vibrației și temperaturii arborelui din partea neîntreruptă

1 – linia de curgere 2 – linia de capăt fără antrenare 3 – linia de vibrație a arborelui de antrenare

3. Analiza cauzei si metoda de tratament

După verificarea și analizarea tendinței de fluctuație a temperaturii lagărelor turbinei cu abur și eliminarea problemelor de afișare a instrumentelor la fața locului, fluctuațiile procesului, transmisia statică a uzurii periilor turbinei cu abur, fluctuațiile vitezei echipamentului și calitatea pieselor, principalele motive pentru fluctuațiile temperaturii rulmentului sunt:

3.1 Motive pentru creșterea temperaturii lagărului lateral fără rotor la capătul de joasă presiune al expandorului

3.1.1 Inspecția de demontare a constatat că distanța dintre rulment și arbore și jocul de angrenare al dinților angrenajului au fost normale.Cu excepția lacului suspectat de pe suprafața lagărului lateral fără rotor de la capătul de joasă presiune a expandorului (vezi Figura 3), nu au fost găsite anomalii la alți rulmenți.

Figura 3 Imaginea fizică a lagărului de la capătul neacționat și a perechii cinematice a expandorului

3.1.2 Deoarece uleiul de lubrifiere a fost înlocuit de mai puțin de un an, calitatea uleiului a trecut testul înainte de a conduce.Pentru a elimina îndoielile, compania a trimis uleiul de lubrifiere unei companii profesioniste pentru testare și analiză.Compania profesionistă confirmă că atașamentul de pe suprafața rulmentului este un lac timpuriu, MPC (indice de tendință a lacului) (vezi Figura 4)

Figura 4 Raport de analiză a tehnologiei de monitorizare a uleiului emis de tehnologia profesională de monitorizare a uleiului

3.1.3 Uleiul de lubrifiere utilizat în expandor este uleiul pentru turbine Shell Turbo nr. 46 (ulei mineral).Când uleiul mineral este la o temperatură ridicată, uleiul de lubrifiere este oxidat, iar produsele de oxidare se adună pe suprafața bucșei de rulment pentru a forma un lac.Uleiul mineral de lubrifiere este compus în principal din substanțe de hidrocarburi, care sunt relativ stabile la temperatura camerei și la temperatură scăzută.Cu toate acestea, dacă unele (chiar și un număr foarte mic) de molecule de hidrocarburi suferă reacții de oxidare la temperaturi ridicate, alte molecule de hidrocarburi vor suferi și reacții în lanț, ceea ce este o caracteristică a reacțiilor în lanț de hidrocarburi.

3.1.4 Tehnicienii echipamentelor au efectuat investigații în jurul suportului corpului echipamentului, a tensiunii la rece a conductelor de admisie și de evacuare, a detectării scurgerilor din sistemul de ulei și a integrității sondei de temperatură.Și a înlocuit un set de rulmenți la capătul neacționat al părții de joasă presiune a expandorului, dar după o lună de condus, temperatura a ajuns încă la 110 ℃ și apoi au existat fluctuații mari de vibrație și temperatură.Au fost făcute mai multe ajustări pentru a se apropia de condițiile pre-retrofit, dar aproape fără niciun efect (vezi Figura 5).

Figura 5 Diagrama tendințelor indicatorilor aferenti din 13 februarie până în 29 martie

producătorul MAN Turbo, în condițiile actuale de lucru ale expandorului, dacă volumul de aer de admisie este stabil la 120 t/h, puterea de ieșire este de 8000kw, ceea ce este relativ apropiat de puterea de ieșire proiectată inițială de 7990kw în condiții normale de lucru;Când volumul de aer este de 1 30 t/h, puterea de ieșire este de 8680kw;dacă volumul de aer admis este de 1 46 t/h, puterea de ieșire este de 9660kw.Deoarece munca efectuată de partea de joasă presiune reprezintă două treimi din expandor, partea de joasă presiune a expanderului poate fi supraîncărcată.Când temperatura depășește 110 °C, valoarea vibrației se modifică drastic, indicând faptul că lacul nou format pe suprafața arborelui și a bucșei lagărului este zgâriat în această perioadă (vezi Figura 6).

Figura 6 Tabelul de echilibru de putere al unității de expansiune

3.2Mecanism de analiză a problemelor existente

3.2.1 După cum se arată în Figura 7, se poate observa că unghiul inclus între direcția de vibrație ușoară a punctului de sprijin al blocului de plăci și linia de coordonate orizontală din sistemul de coordonate este β, unghiul de balansare al blocului de plăci este φ , iar sistemul de rulment al plăcuței basculante compus din 5 plăci, când plăcuța Când plăcuța este supusă presiunii peliculei de ulei, deoarece punctul de sprijin al plăcuței nu este un corp absolut rigid, poziția punctului de sprijin al plăcuței după deformarea prin compresie va produc o deplasare mică de-a lungul direcției geometrice de preîncărcare datorită rigidității fulcrului, modificând astfel jocul lagărului și grosimea peliculei de ulei [1]^] .

Fig.7 Sistemul de coordonate al unui singur pad de rulment al plăcuței de înclinare

3.2.2 Din figura 1 se poate observa că rotorul este o structură cu grinzi în consolă, iar rotorul este componenta principală de lucru.Deoarece partea rotorului este partea de antrenare, atunci când gazul se extinde pentru a lucra, arborele rotativ de pe partea rotorului este într-o stare ideală în bucșa rulmentului datorită efectului de amortizare a gazului, iar golul de ulei rămâne normal.În procesul de angrenare și transmitere a cuplului între angrenajele mari și mici, cu acesta ca punct de sprijin, mișcarea radială liberă a arborelui lateral fără rotor va fi limitată în condiții de suprasarcină, iar presiunea filmului său de lubrifiere este mai mare decât cea a altor rulmenți, făcând acest loc lubrifiat. Rigiditatea peliculei crește, rata de reînnoire a peliculei de ulei scade și căldura de frecare crește, rezultând un lac.

3.2.3 Lacul din ulei este produs în principal în trei forme: oxidarea uleiului, „microcombustie” a uleiului și descărcarea locală la temperatură înaltă.Lacul ar trebui să fie cauzat de „micro-combustia” uleiului.Mecanismul este următorul: o anumită cantitate de aer (în general mai mică de 8%) va fi dizolvată în uleiul de lubrifiere.Când limita de solubilitate este depășită, aerul care intră în ulei va exista în ulei sub formă de bule în suspensie.După intrarea în rulment, presiunea ridicată face ca aceste bule să sufere o compresie adiabatică rapidă, iar temperatura fluidului crește rapid pentru a provoca „micro-combustie” adiabatică a uleiului, rezultând substanțe insolubile de dimensiuni extrem de mici.Aceste substanțe insolubile sunt polare și tind să adere la suprafețele metalice pentru a forma lacuri.Cu cât presiunea este mai mare, cu atât solubilitatea materiei insolubile este mai mică și cu atât este mai ușor să precipite și să se depună pentru a forma un lac.

3.2.4 Odată cu formarea lacului, grosimea peliculei de ulei în starea neliberă este ocupată de lac și, în același timp, viteza de reînnoire a peliculei de ulei scade, iar temperatura crește treptat, ceea ce crește frecarea dintre suprafața bucșei de rulment și arborele, iar lacul depus provoacă o disipare slabă a căldurii și creșterea temperaturii uleiului duc la o temperatură ridicată a bucșei lagărului.În final, jurnalul se freacă de lac, care se manifestă prin fluctuații violente ale vibrației arborelui.

3.2.5 Deși valoarea MPC a uleiului de expandare nu este mare, atunci când există un lac în sistemul de ulei de lubrifiere, dizolvarea și precipitarea particulelor de lac din ulei este limitată din cauza capacității limitate a uleiului de lubrifiere de a se dizolva particulele de lac.Este un sistem de echilibru dinamic.Când ajunge la o stare saturată, lacul va atârna pe rulment sau pe suportul de rulment, provocând fluctuația temperaturii plăcuței, ceea ce este un pericol ascuns major care afectează funcționarea în siguranță.Dar pentru că aderă la suportul de rulment, acesta este unul dintre motivele creșterii temperaturii plăcuței de rulment.

4 Măsuri și contramăsuri

Îndepărtarea acumulării de lac de pe rulment poate asigura că rulmentul unității funcționează la o temperatură controlată.Prin cercetare și comunicare cu mulți producători de echipamente de îndepărtare a lacului, am ales Kunshan Winsonda, care are un efect bun de utilizare și reputație pe piață, pentru a produce adsorbție electrostatică WVD-II + adsorbție de rășină, care este un echipament compus de îndepărtare a lacului pentru îndepărtarea vopselei.membrană.

Purificatoarele de ulei din seria WVD-II combină eficient tehnologia de purificare prin adsorbție electrostatică și tehnologia schimbului de ioni, rezolvă lacul dizolvat prin adsorbție de rășină și rezolvă lacul precipitat prin adsorbție electrostatică.Această tehnologie poate minimiza conținutul de nămol într-un timp scurt, într-o perioadă scurtă de câteva zile, sistemul original de lubrifiere care conține o cantitate mare de nămol/lac poate fi restabilit la cea mai bună stare de funcționare, iar problema creșterii lente a temperatura rulmentului axial cauzată de lac poate fi rezolvată.Poate îndepărta și preveni eficient nămolul de ulei solubil și nesolubil generat în timpul funcționării normale a turbinei cu abur.

Principiile sale principale sunt următoarele:

4.1 Rășină schimbătoare de ioni pentru îndepărtarea lacului dizolvat

Rășina schimbătoare de ioni este compusă în principal din două părți: scheletul polimeric și grupul schimbător de ioni.Principiul de adsorbție este prezentat în Figura 8,

Figura 8 Principiul adsorbției rășinilor cu interacțiune ionică

Grupul de schimb este împărțit într-o parte fixă ​​și o parte mobilă.Partea fixă ​​este legată de matricea polimerică și nu se poate mișca liber și devine un ion fix;partea mobilă și partea fixă ​​sunt combinate prin legături ionice pentru a deveni un ion schimbător.Ionii fixe și, respectiv, ionii mobili au sarcini opuse.La bucșa de rulment, partea mobilă se descompune în ioni care se mișcă liber, care se schimbă cu alți produși de degradare cu aceeași sarcină, astfel încât se combină cu ionii fixați și sunt ferm adsorbiți pe baza de schimb.Pe grup, acesta este îndepărtat de ulei, lac dizolvat îndepărtat prin adsorbția rășinii schimbătoare de ioni.

4.2 Tehnologie de adsorbție electrostatică pentru îndepărtarea lacului în suspensie

Tehnologia de adsorbție electrostatică folosește în principal un generator de înaltă tensiune pentru a genera un câmp electrostatic de înaltă tensiune pentru a polariza particulele poluate din ulei pentru a arăta sarcini pozitive și, respectiv, negative.Particulele neutre sunt stoarse și mutate de particulele încărcate, iar în final toate particulele sunt adsorbite și atașate de colector (vezi Figura 9).

Figura 8 Principiul tehnologiei de adsorbție electrostatică

Tehnologia de curățare electrostatică a uleiului poate elimina toți poluanții insolubili, inclusiv impuritățile sub formă de particule și lacurile în suspensie produse de degradarea uleiului.Cu toate acestea, elementele de filtrare tradiționale pot elimina doar particulele mari cu precizie corespunzătoare și este dificil să eliminați submicron. lac suspendat nivelat .

Acest sistem poate rezolva complet lacul precipitat și depus pe suportul lagărului, rezolvând astfel complet influența temperaturii și schimbările vibrațiilor cauzate de lac, astfel încât unitatea să poată funcționa stabil pentru o perioadă lungă de timp.

5. Concluzie

Unitatea de îndepărtare a lacului WSD WVD-II a fost pusă în funcțiune, prin doi ani de observare a funcționării, temperatura rulmentului a fost întotdeauna menținută la aproximativ 90°C, iar unitatea a rămas în funcționare normală.A fost găsită o peliculă de lac (vezi Figura 10).

Imaginea fizică a dezasamblarii rulmentului după instalarea îndepărtarii lacului

echipamente

referinte:

[1] Liu Siyong, Xiao Zhonghui, Yan Zhiyong și Chen Zhujie.Simulare numerică și cercetare experimentală privind caracteristicile dinamice ale rulmenților cu pivot elastic și amortizare basculante [J].Chinese Journal of Mechanical Engineering, octombrie 2014, 50(19):88.