Uspješna primjena tehnologije filtriranja za uklanjanje laka u petrohemijskim velikim postrojenjima

Odjel za upravljanje opremom, Sinopec Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. 211900

Abstract: Ovaj rad analizira abnormalne uzroke velikih turbo ekspander jedinica, predlaže niz mjera za rješavanje problema, te shvaća tačke rizika i preventivne mjere rada.Primjenom tehnologije uklanjanja laka eliminiraju se potencijalne skrivene opasnosti i osigurava intrinzična sigurnost jedinice.

1. pregled

Jedinica zračnog kompresora 60 t/a PTA postrojenja Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. opremljena je opremom iz Njemačke MAN Turbo.Jedinica je jedinica tri u jednom, u kojoj je jedinica zračnog kompresora višeosovinska petostepena turbinska jedinica, kondenzaciona parna turbina se koristi kao glavna pogonska mašina jedinice zračnog kompresora, a turbo ekspander je koristi se kao jedinica zračnog kompresora.Mašina za pomoćni pogon.Turbo ekspander ima visoku i nisku dvostepenu ekspanziju, svaki ima usisni i ispušni otvor, a radno kolo ima trosmjerno impeler (vidi sliku 1)

Slika 1 Pogled u presjeku ekspanzione jedinice (lijevo: strana visokog pritiska; desno: strana niskog pritiska)

Glavni parametri performansi turbo ekspandera su sljedeći:

Brzina sa strane visokog pritiska je 16583 r/min, a brzina sa strane niskog pritiska je 9045 o/min;nazivna ukupna snaga ekspandera je 7990 KW, a protok 12700-150450 kg/h;ulazni pritisak je 1,3Mpa, a izlazni pritisak 0,003Mpa.Ulazna temperatura na visokotlačnoj strani je 175°C, a temperatura izlaza je 80°C;usisna temperatura na strani niskog pritiska je 175°C, a temperatura izduva 45°C;set nagibnih jastučića se koristi na oba kraja bočnih zupčanika visokog pritiska i niskog pritiska. Ležajevi, svaki sa po 5 jastučića, ulazni cevovod za ulje može da uđe u ulje na dva načina, a svaki ležaj ima jednu rupu za dovod ulja, kroz 3 grupe po 15 mlaznica za ubrizgavanje ulja, prečnik ulazne mlaznice ulja je 1,8 mm, ima 9 rupa za povrat ulja za ležaj, au normalnim okolnostima koristi se 5 priključaka i 4 bloka.Ova jedinica tri u jednom usvaja metodu prisilnog podmazivanja centralizirane opskrbe uljem iz stanice za ulje za podmazivanje.

2. Problemi sa posadom

U 2018. godini, kako bi se ispunili zahtjevi za emisiju VOC, uređaju je dodana nova VOC jedinica za tretman zaostalog plina oksidacijskog reaktora, a obrađeni otpadni plin je i dalje ubrizgavan u ekspander.Budući da se bromidna sol u originalnom otpadnom plinu oksidira na visokoj temperaturi, postoje bromidni joni.Kako bi se spriječilo kondenziranje i odvajanje bromidnih jona kada se zaostali plin širi i radi u ekspanderu, to će uzrokovati pitting koroziju na ekspanderu i naknadnoj opremi.Stoga je potrebno povećati jedinicu za proširenje.Temperatura usisne i izlazne temperature na strani visokog i niskog pritiska (vidi tabelu 1).

Tabela 1 Lista radnih temperatura na ulazu i izlazu ekspandera prije i nakon VOC transformacije

Prije VOC transformacije, temperatura bočnog ležaja bez rotora na kraju niskog tlaka bila je stabilna na oko 80°C (alarmna temperatura ležaja je ovdje 110°C, a visoka temperatura je 120°C).Nakon što je transformacija VOC započeta 6. januara 2019. godine, temperatura bočnog ležaja bez rotora na kraju niskog pritiska ekspandera je polako rasla, a najviša temperatura je bila blizu najviše zabilježene temperature od 120°C, ali parametri vibracija se nisu značajno promijenili tokom ovog perioda (vidi sliku 2).

Slika 2 Dijagram brzine protoka ekspandera i vibracija i temperature osovine na nepogonskoj strani

1 – protočni vod 2 – krajnji vod bez pogona 3 – vibracioni vod nepogonskog vratila

3. Analiza uzroka i metoda liječenja

Nakon provjere i analize trenda fluktuacije temperature ležajeva parne turbine, te otklanjanja problema s prikazom instrumenata na licu mjesta, fluktuacija procesa, statičkog prijenosa habanja četkica parne turbine, fluktuacija brzine opreme i kvaliteta dijelova, glavni razlozi temperaturnih fluktuacija ležajeva su:

3.1 Razlozi za porast temperature bočnog ležaja bez rotora na kraju niskog pritiska ekspandera

3.1.1 Pregledom demontaže utvrđeno je da su razmak između ležaja i vratila i zazor između zubaca zupčanika normalni.Osim sumnjivog lakiranja na površini ležaja bez rotora na kraju niskog pritiska ekspandera (vidi sliku 3), nisu pronađene abnormalnosti na drugim ležajevima.

Slika 3. Fizička slika ležaja bez pogona i kinematičkog para ekspandera

3.1.2 Budući da je ulje za podmazivanje zamijenjeno manje od godinu dana, kvalitet ulja je prošao test prije vožnje.Kako bi otklonili nedoumice, kompanija je poslala ulje za podmazivanje profesionalnoj kompaniji na ispitivanje i analizu.Profesionalna kompanija potvrđuje da je dodatak na nosivoj površini rani lak, MPC (indeks sklonosti premazama) (vidi sliku 4)

Slika 4 Izvještaj o analizi tehnologije praćenja ulja koju je izdala profesionalna tehnologija za praćenje ulja

3.1.3 Ulje za podmazivanje koje se koristi u ekspanderu je turbinsko ulje Shell Turbo br. 46 (mineralno ulje).Kada je mineralno ulje na visokoj temperaturi, ulje za podmazivanje se oksidira, a proizvodi oksidacije se skupljaju na površini čaure ležaja i formiraju lak.Mineralno ulje za podmazivanje uglavnom se sastoji od ugljikovodičnih supstanci, koje su relativno stabilne na sobnoj i niskoj temperaturi.Međutim, ako neki (čak i vrlo mali broj) molekula ugljikovodika podliježu reakcijama oksidacije na visokim temperaturama, drugi molekuli ugljikovodika također će proći kroz lančane reakcije, što je karakteristika lančanih reakcija ugljikovodika.

3.1.4 Tehničari opreme izvršili su istraživanja oko oslonca tijela opreme, hladnog naprezanja ulaznih i izlaznih cjevovoda, detekcije curenja uljnog sistema i integriteta temperaturne sonde.I zamenio set ležajeva na nepogonskom kraju niskotlačne strane ekspandera, ali nakon mesec dana vožnje temperatura je i dalje dostigla 110 ℃, a zatim je došlo do velikih fluktuacija u vibracijama i temperaturi.Urađeno je nekoliko prilagodbi kako bi se približili uvjetima prije rekonstrukcije, ali gotovo bez ikakvog efekta (vidi sliku 5).

Slika 5 Trend grafikona povezanih indikatora od 13. februara do 29. marta

proizvođač MAN Turbo, pod trenutnim radnim uslovima ekspandera, ako je zapremina usisnog vazduha stabilna na 120 t/h, izlazna snaga je 8000kw, što je relativno blizu originalne projektovane izlazne snage od 7990kw pod normalnim radnim uslovima;Kada je zapremina vazduha 130 t/h, izlazna snaga je 8680kw;ako je zapremina usisnog vazduha 1 46 t/h, izlazna snaga je 9660kw.Budući da rad na strani niskog pritiska čini dvije trećine ekspandera, strana niskog pritiska ekspandera može biti preopterećena.Kada temperatura prijeđe 110 °C, vrijednost vibracija se drastično mijenja, što ukazuje da je novoformirani lak na površini osovine i čaure ležaja izgreban u tom periodu (vidi sliku 6).

Slika 6 Tabela ravnoteže snage jedinice za proširenje

3.2Mehanizam analize postojećih problema

3.2.1 Kao što je prikazano na slici 7, može se vidjeti da je uključeni ugao između smjera blagih vibracija uporišta bloka pločica i horizontalne koordinatne linije u koordinatnom sistemu β , ugao zamaha bloka pločica je φ , i sistem ležaja nagibnog jastučića sastavljen od 5 pločica, kada je pločica podvrgnuta pritisku uljnog filma, budući da uporište jastučića nije apsolutno kruto tijelo, položaj uporišta jastučića nakon deformacije kompresije će proizvesti mali pomak duž geometrijskog smjera predopterećenja zbog krutosti uporišta, čime se mijenja zazor ležaja i debljina uljnog filma [1^] .

Sl.7 Koordinatni sistem jednog jastučića nagibnog ležaja

3.2.2 Na slici 1 se može vidjeti da je rotor konzolna gredna konstrukcija, a radno kolo glavna radna komponenta.Budući da je strana radnog kola pogonska strana, kada se plin širi da bi obavio posao, rotirajuća osovina na strani impelera je u idealnom stanju u čauri ležaja zbog efekta prigušenja plina, a razmak ulja ostaje normalan.U procesu spajanja i prijenosa obrtnog momenta između velikog i malog zupčanika, s ovim kao uporištem, radijalno slobodno kretanje bočne osovine bez rotora bit će ograničeno pod uvjetima preopterećenja, a tlak u filmu za podmazivanje je veći od pritiska na drugim ležajevi, čineći ovo mjesto podmazanim. Krutost filma se povećava, brzina obnavljanja uljnog filma se smanjuje, a toplina trenja se povećava, što rezultira lakiranjem.

3.2.3 Lak u ulju se uglavnom proizvodi u tri oblika: oksidacija ulja, „mikro-sagorijevanje“ ulja i lokalno visokotemperaturno pražnjenje.Lak bi trebao biti uzrokovan “mikro-sagorijevanjem” ulja.Mehanizam je sljedeći: određena količina zraka (uglavnom manje od 8%) će biti otopljena u ulju za podmazivanje.Kada se prekorači granica rastvorljivosti, vazduh koji ulazi u ulje će postojati u ulju u obliku suspendovanih mehurića.Nakon ulaska u ležaj, visoki pritisak uzrokuje da ovi mjehurići prolaze brzo adijabatsko kompresiju, a temperatura fluida brzo raste i uzrokuje adijabatsko "mikro-sagorijevanje" ulja, što rezultira ekstremno malim nerastvorljivim tvarima.Ovi nerastvorljivi sastojci su polarni i imaju tendenciju da prianjaju na metalne površine i formiraju lakove.Što je pritisak veći, to je manja rastvorljivost nerastvorljive materije i lakše se taloži i taloži da bi se formirao lak.

3.2.4 Sa formiranjem laka, debljinu uljnog filma u neslobodnom stanju zauzima lak, a istovremeno se brzina obnavljanja uljnog filma smanjuje, a temperatura postepeno raste, što raste trenje između površine čaure ležaja i osovine, te nanesenog laka uzrokuje Loše odvođenje topline i porast temperature ulja dovode do visoke temperature čaure ležaja.Na kraju se čaura trlja o lak, što se očituje u snažnim kolebanjima vibracija osovine.

3.2.5 Iako MPC vrijednost ulja za ekspander nije visoka, kada postoji lak u sistemu ulja za podmazivanje, otapanje i taloženje čestica laka u ulju je ograničeno zbog ograničene sposobnosti ulja za podmazivanje da se otopi čestice laka.To je sistem dinamičke ravnoteže.Kada dostigne zasićeno stanje, lak će visjeti na ležaju ili pločici ležaja, uzrokujući temperaturne fluktuacije jastučića ležaja, što je glavna skrivena opasnost koja utiče na siguran rad.Ali zbog toga što prijanja za podlogu ležaja, to je jedan od razloga za porast temperature ležišta.

4 Mjere i protumjere

Uklanjanje nakupina laka na ležaju može osigurati da ležaj jedinice radi na kontroliranoj temperaturi.Kroz istraživanje i komunikaciju sa mnogim proizvođačima opreme za uklanjanje laka, odabrali smo Kunshan Winsonda, koja ima dobar učinak upotrebe i reputaciju na tržištu, za proizvodnju WVD-II elektrostatičke adsorpcije + adsorpcije smole, što je složena oprema za uklanjanje laka za uklanjanje boje.membrana.

Prečistači ulja serije WVD-II efikasno kombinuju elektrostatičku adsorpcionu tehnologiju pročišćavanja i tehnologiju jonske razmene, rešavaju rastvoreni lak putem adsorpcije smole i rešavaju istaloženi lak putem elektrostatičke adsorpcije.Ova tehnologija može u kratkom vremenu minimizirati sadržaj mulja. U kratkom periodu od nekoliko dana, originalni sistem za podmazivanje koji sadrži veliku količinu mulja/laka može se vratiti u najbolje radno stanje, a problem sporog porasta temperatura potisnog ležaja uzrokovana lakom može se riješiti.Može efikasno ukloniti i spriječiti topljivi i nerastvorljivi uljni mulj koji nastaje tokom normalnog rada parne turbine.

Njegovi glavni principi su sljedeći:

4.1 Smola za izmjenjivanje jona za uklanjanje otopljenog laka

Smola za ionsku izmjenu uglavnom se sastoji od dva dijela: polimernog skeleta i grupe za izmjenu jona.Princip adsorpcije je prikazan na slici 8,

Slika 8 Princip adsorpcije smole u interakciji jona

Grupa za razmjenu je podijeljena na fiksni dio i pokretni dio.Fiksni dio je vezan za polimernu matricu i ne može se slobodno kretati, te postaje fiksni ion;pokretni i fiksni dio se kombinuju jonskim vezama kako bi postali izmjenjivi ion.Fiksni i mobilni ioni imaju suprotan naboj.Kod ležajne čaure, pokretni dio se raspada na slobodno pokretne ione, koji se razmjenjuju sa drugim produktima razgradnje sa istim nabojem, tako da se spajaju sa fiksnim ionima i čvrsto se adsorbiraju na izmjenjivačkoj bazi.Na grupi ga odvodi ulje, otopljeni lak uklonjen adsorpcijom jonoizmenjivačke smole.

4.2 Tehnologija elektrostatičke adsorpcije za uklanjanje suspendovanog laka

Tehnologija elektrostatičke adsorpcije uglavnom koristi visokonaponski generator za generiranje visokonaponskog elektrostatičkog polja za polarizaciju zagađenih čestica u ulju da pokažu pozitivne i negativne naboje.Neutralne čestice se istiskuju i pomiču od strane nabijenih čestica, a na kraju se sve čestice adsorbiraju i pričvršćuju na kolektor (vidi sliku 9).

Slika 8 Princip tehnologije elektrostatičke adsorpcije

Tehnologija elektrostatičkog čišćenja ulja može ukloniti sve netopive zagađivače, uključujući čestice nečistoća i suspendirane lake nastale razgradnjom ulja.Međutim, tradicionalni filterski elementi mogu ukloniti samo velike čestice s odgovarajućom preciznošću, a teško je ukloniti submikronske nivo suspendiranog laka.

Ovaj sistem može u potpunosti riješiti taloženje laka i taloženje na pločici ležaja, čime se u potpunosti rješava utjecaj temperature podloge ležaja i promjene vibracija uzrokovanih lakom, tako da jedinica može raditi stabilno tokom dužeg vremenskog perioda.

5 Zaključak

WSD WVD-II jedinica za skidanje laka puštena je u upotrebu, kroz dvije godine praćenja rada, temperatura ležaja je uvijek održavana na oko 90°C, a jedinica je ostala u normalnom radu.Pronađen je sloj laka (vidi sliku 10).

Fizička slika demontaže ležaja nakon ugradnje uklanjanje laka

oprema

reference:

[1] Liu Siyong, Xiao Zhonghui, Yan Zhiyong i Chen Zhujie.Numerička simulacija i eksperimentalno istraživanje dinamičkih karakteristika zakretnih elastičnih i prigušnih ležajeva nagibne ploče [J].Kineski časopis za mašinstvo, oktobar 2014, 50(19):88.