Afdeling apparatuurbeheer, Sinopec Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. 211900
Abstract: Dit artikel analyseert de abnormale oorzaken van grote turbo-expandereenheden, stelt een reeks maatregelen voor om de problemen op te lossen, en vat de risicopunten en preventieve maatregelen van de werking samen.Door de toepassing van vernisverwijderingstechnologie worden potentiële verborgen gevaren geëlimineerd en wordt de intrinsieke veiligheid van de unit gewaarborgd.
1. Overzicht
De luchtcompressoreenheid van de 60 ton/jaar PTA-fabriek van Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. is uitgerust met apparatuur van MAN Turbo uit Duitsland.De eenheid is een drie-in-één eenheid, waarbij de luchtcompressoreenheid een vijftraps turbine-eenheid met meerdere assen is, de condenserende stoomturbine wordt gebruikt als de belangrijkste aandrijfmachine van de luchtcompressoreenheid en de turbo-expander is gebruikt als luchtcompressoreenheid.Hulpaandrijfmachine.De turbo-expander maakt gebruik van hoge en lage tweetrapsexpansie, elk heeft een aanzuigpoort en een uitlaatpoort, en de waaier gebruikt een driewegwaaier (zie figuur 1)
Figuur 1 Doorsnede van de expansie-eenheid (links: hogedrukzijde; rechts: lagedrukzijde)
De belangrijkste prestatieparameters van de turbo-expander zijn als volgt:
De snelheid aan de hogedrukzijde is 16583 tpm en de snelheid aan de lagedrukzijde is 9045 tpm;het nominale totale vermogen van de expander is 7990 kW en het debiet is 12700-150450 kg/u;de inlaatdruk is 1,3 MPa en de uitlaatdruk is 0,003 MPa.De inlaattemperatuur aan de hogedrukzijde bedraagt 175°C en de uitlaattemperatuur 80°C;de inlaattemperatuur aan de lagedrukzijde bedraagt 175°C en de uitlaattemperatuur 45°C;Aan beide uiteinden van de hogedruk- en lagedrukzijdetandwielassen wordt een set kantelkussens gebruikt. Lagers, elk met 5 kussens, de olie-inlaatpijpleiding kan op twee manieren olie binnendringen, en elk lager heeft één olie-inlaatgat, via 3 groepen van 15 olie-injectiemondstukken, de diameter van het olie-inlaatmondstuk is 1,8 mm, er zijn 9 olieretourgaten voor het lager en onder normale omstandigheden worden 5 poorten en 4 blokken gebruikt.Deze drie-in-één-eenheid maakt gebruik van de geforceerde smeermethode van gecentraliseerde olietoevoer vanuit het smeeroliestation.
2. Problemen met de bemanning
Om aan de VOS-emissie-eisen te voldoen, is in 2018 een nieuwe VOC-unit aan het apparaat toegevoegd om het staartgas van de oxidatiereactor te behandelen, en werd het behandelde staartgas alsnog in de expander geïnjecteerd.Omdat het bromidezout in het oorspronkelijke staartgas bij hoge temperatuur wordt geoxideerd, zijn er bromide-ionen.Om te voorkomen dat de bromide-ionen condenseren en zich afscheiden wanneer het staartgas uitzet en in de expander werkt, zal dit putcorrosie veroorzaken in de expander en de daaropvolgende apparatuur.Daarom is het noodzakelijk om de uitbreidingseenheid te vergroten.Inlaattemperatuur en uitlaattemperatuur van hogedrukzijde en lagedrukzijde (zie Tabel 1).
Tabel 1 Lijst met bedrijfstemperaturen aan de inlaat en uitlaat van de expander voor en na VOC-transformatie
| NEE. | Parameterwijziging | Transformatie van de voormalige | Na transformatie |
| 1 | Inlaatluchttemperatuur aan de hogedrukzijde | 175 °C | 190 °C |
| 2 | Temperatuur uitlaatgaszijde hoge druk | 80 ℃ | 85 °C |
| 3 | Inlaatluchttemperatuur aan de lagedrukzijde | 175 °C | 195 °C |
| 4 | Uitlaatgastemperatuur aan lage drukzijde | 45 °C | 65 °C |
Vóór de VOC-transformatie was de temperatuur van het lager aan de zijde van de niet-waaier aan de lagedrukzijde stabiel op ongeveer 80°C (de alarmtemperatuur van het lager is hier 110°C en de hoge temperatuur is 120°C).Nadat de VOC-transformatie op 6 januari 2019 was gestart, steeg de temperatuur van het lager aan de niet-waaierzijde aan het lagedrukuiteinde van de expander langzaam, en de hoogste temperatuur lag dicht bij de hoogst gerapporteerde temperatuur van 120°C, maar de De trillingsparameters veranderden in deze periode niet significant (zie Figuur 2).
Fig. 2 Diagram van de stroomsnelheid van de expander en trillingen en temperatuur van de as aan de niet-aandrijfzijde
1 – stroomlijn 2 – niet-aangedreven eindlijn 3 – niet-aangedreven trillingslijn
3. Oorzakenanalyse en behandelwijze
Na het controleren en analyseren van de temperatuurschommelingentrend van stoomturbinelagers, en het elimineren van de problemen van instrumentweergave ter plaatse, procesfluctuaties, statische transmissie van stoomturbineborstelslijtage, schommelingen in de snelheid van apparatuur en kwaliteit van onderdelen, zijn de belangrijkste redenen voor lagertemperatuurschommelingen Zijn:
3.1 Redenen voor de temperatuurstijging van het lager aan de niet-waaierzijde aan het lagedrukuiteinde van de expander
3.1.1 Uit de demontage-inspectie bleek dat de afstand tussen het lager en de as en de ingrijpingsspeling van de tandwieltanden normaal waren.Behalve de vermoedelijke vernis op het lageroppervlak aan de niet-waaierzijde aan het lagedrukuiteinde van de expander (zie figuur 3), werden er bij andere lagers geen afwijkingen gevonden.
Figuur 3 Fysiek beeld van het lager aan het niet-aangedreven uiteinde en het kinematische paar van de expander
3.1.2 Omdat de smeerolie nog geen jaar vervangen is, heeft de kwaliteit van de olie de test vóór het rijden doorstaan.Om twijfels weg te nemen, stuurde het bedrijf de smeerolie naar een professioneel bedrijf voor testen en analyse.Het professionele bedrijf bevestigt dat de bevestiging op het draagoppervlak een vroege vernis is, MPC (vernisneigingsindex) (zie figuur 4)
Figuur 4 Analyserapport oliemonitoringtechnologie uitgegeven door professionele oliemonitoringtechnologie
3.1.3 De smeerolie die in de expander wordt gebruikt, is Shell Turbo nr. 46 turbineolie (minerale olie).Wanneer de minerale olie een hoge temperatuur heeft, wordt de smeerolie geoxideerd en verzamelen de oxidatieproducten zich op het oppervlak van de lagerbus om een vernis te vormen.Minerale smeerolie bestaat voornamelijk uit koolwaterstofstoffen, die relatief stabiel zijn bij kamertemperatuur en lage temperatuur.Als sommige (zelfs een heel klein aantal) koolwaterstofmoleculen echter oxidatiereacties ondergaan bij hoge temperaturen, zullen andere koolwaterstofmoleculen ook kettingreacties ondergaan, wat kenmerkend is voor koolwaterstofkettingreacties.
3.1.4 De technici van de apparatuur voerden onderzoeken uit rond de ondersteuning van de behuizing van de apparatuur, de koude spanning van de inlaat- en uitlaatpijpleidingen, de lekdetectie van het oliesysteem en de integriteit van de temperatuursonde.En een set lagers vervangen aan het niet-aangedreven uiteinde van de lagedrukzijde van de expander, maar na een maand rijden bereikte de temperatuur nog steeds 110 ℃, en toen waren er grote schommelingen in trillingen en temperatuur.Er zijn verschillende aanpassingen gedaan om dicht bij de omstandigheden van vóór de retrofit te komen, maar vrijwel zonder enig effect (zie Figuur 5).
Figuur 5 Trendgrafiek van gerelateerde indicatoren van 13 februari tot 29 maart
de MAN Turbo-fabrikant, onder de huidige werkomstandigheden van de expander, als het inlaatluchtvolume stabiel is op 120 t/u, is het uitgangsvermogen 8000 kW, wat relatief dicht bij het oorspronkelijke ontwerpuitgangsvermogen van 7990 kW ligt onder normale werkomstandigheden;Wanneer het luchtvolume 1,30 t/u bedraagt, bedraagt het uitgangsvermogen 8680 kW;als het inlaatluchtvolume 1,46 t/u bedraagt, is het uitgangsvermogen 9660 kW.Omdat het werk van de lagedrukzijde tweederde van de expander uitmaakt, kan de lagedrukzijde van de expander overbelast raken.Wanneer de temperatuur boven de 110 °C komt, verandert de trillingswaarde drastisch, wat aangeeft dat de nieuw gevormde lak op het oppervlak van de as en de lagerbus tijdens deze periode bekrast raakt (zie Figuur 6).
Figuur 6 Vermogensbalanstabel van uitbreidingseenheid
3.2Mechanismeanalyse van bestaande problemen
3.2.1 Zoals weergegeven in figuur 7 is te zien dat de ingesloten hoek tussen de lichte trillingsrichting van het draaipunt van het tegelblok en de horizontale coördinatenlijn in het coördinatensysteem β is, en de draaihoek van het tegelblok φ en het kantelkussenlagersysteem bestaande uit 5 tegels, wanneer de tegel Wanneer het kussen wordt blootgesteld aan oliefilmdruk, aangezien het steunpunt van het kussen geen absoluut stijf lichaam is, zal de positie van het steunpunt van het kussen na compressievervorming produceren een kleine verplaatsing langs de geometrische voorspanningsrichting als gevolg van de stijfheid van het steunpunt, waardoor de lagerspeling en de dikte van de oliefilm veranderen [1] .
Fig.7 Coördinatensysteem van enkel kussentje van kantelkussenlager
3.2.2 Uit figuur 1 blijkt dat de rotor een vrijdragende balkconstructie is en dat de waaier het belangrijkste werkonderdeel is.Omdat de waaierzijde de aandrijfzijde is, bevindt de roterende as aan de waaierzijde zich, wanneer het gas uitzet om arbeid te verrichten, in een ideale staat in de lagerbus vanwege het effect van gasdemping, en blijft de oliespleet normaal.Tijdens het proces van het in elkaar grijpen en overbrengen van koppel tussen de grote en kleine tandwielen, met dit als steunpunt, zal de radiale vrije beweging van de niet-waaierzijas beperkt zijn onder overbelastingsomstandigheden, en is de smeerfilmdruk hoger dan die van andere lagers, waardoor deze plek wordt gesmeerd. De stijfheid van de film neemt toe, de vernieuwingssnelheid van de oliefilm neemt af en de wrijvingswarmte neemt toe, wat resulteert in een vernis.
3.2.3 De vernis in de olie wordt voornamelijk in drie vormen geproduceerd: olie-oxidatie, “micro-verbranding” van olie en plaatselijke hogetemperatuurontlading.De vernis zou veroorzaakt moeten worden door de “micro-verbranding” van de olie.Het mechanisme is als volgt: een bepaalde hoeveelheid lucht (doorgaans minder dan 8%) zal in de smeerolie worden opgelost.Wanneer de oplosbaarheidslimiet wordt overschreden, zal de lucht die de olie binnendringt in de olie aanwezig zijn in de vorm van zwevende bellen.Nadat ze het lager zijn binnengegaan, zorgt de hoge druk ervoor dat deze bellen een snelle adiabatische compressie ondergaan, en de vloeistoftemperatuur stijgt snel, waardoor adiabatische “micro-verbranding” van de olie ontstaat, wat resulteert in extreem kleine onoplosbare stoffen.Deze onoplosbare stoffen zijn polair en hebben de neiging zich aan metalen oppervlakken te hechten en vernissen te vormen.Hoe groter de druk, hoe lager de oplosbaarheid van de onoplosbare materie, en hoe gemakkelijker het is om neer te slaan en te bezinken om een vernis te vormen.
3.2.4 Met de vorming van de vernis wordt de dikte van de oliefilm in niet-vrije toestand ingenomen door de vernis, en tegelijkertijd neemt de vernieuwingssnelheid van de oliefilm af en stijgt de temperatuur geleidelijk, wat toeneemt de wrijving tussen het oppervlak van de lagerbus en de as en de afgezette lak veroorzaakt een slechte warmteafvoer en stijgende olietemperatuur leiden tot een hoge lagerbustemperatuur.Uiteindelijk wrijft het dagboek tegen de lak, wat zich uit in hevige schommelingen in de trilling van de as.
3.2.5 Hoewel de MPC-waarde van de expanderolie niet hoog is, is het oplossen en neerslaan van de vernisdeeltjes in de olie beperkt als er een vernis in het smeeroliesysteem zit, vanwege het beperkte vermogen van de smeerolie om op te lossen de vernisdeeltjes.Het is een dynamisch balanssysteem.Wanneer het een verzadigde toestand bereikt, zal de lak aan het lager of lagerkussen blijven hangen, waardoor temperatuurschommelingen van het lagerkussen ontstaan, wat een groot verborgen gevaar is dat de veilige werking in gevaar brengt.Maar omdat het aan het lagerkussen hecht, is dit een van de redenen voor de temperatuurstijging van het lagerkussen.
4 Maatregelen en tegenmaatregelen
Het verwijderen van de ophoping van vernis op het lager kan ervoor zorgen dat het lager van de unit op een gecontroleerde temperatuur draait.Door onderzoek en communicatie met veel fabrikanten van apparatuur voor het verwijderen van vernis, hebben we voor Kunshan Winsonda, dat een goed gebruikseffect en een goede reputatie op de markt heeft, gekozen voor de productie van WVD-II elektrostatische adsorptie + harsadsorptie, een samengestelde apparatuur voor het verwijderen van vernis om verf te verwijderen.membraan.
Oliereinigers uit de WVD-II-serie combineren op effectieve wijze elektrostatische adsorptiezuiveringstechnologie en ionenuitwisselingstechnologie, lossen de opgeloste vernis op door harsadsorptie en lossen de neergeslagen vernis op door elektrostatische adsorptie.Deze technologie kan het slibgehalte in korte tijd minimaliseren. In een korte periode van enkele dagen kan het oorspronkelijke smeersysteem dat een grote hoeveelheid slib/vernis bevat, in de beste bedrijfstoestand worden hersteld, en het probleem van de langzame stijging van temperatuur van het druklager veroorzaakt door de lak kan worden opgelost.Het kan het oplosbare en niet-oplosbare olieslib dat tijdens de normale werking van de stoomturbine wordt gegenereerd, effectief verwijderen en voorkomen.
De belangrijkste principes zijn als volgt:
4.1 Ionenwisselaarhars om opgeloste vernis te verwijderen
Ionenuitwisselingshars bestaat hoofdzakelijk uit twee delen: polymeerskelet en ionenuitwisselingsgroep.Het adsorptieprincipe wordt getoond in Figuur 8,
Figuur 8 Principe van harsadsorptie door ioneninteractie
De wisselgroep is verdeeld in een vast deel en een beweegbaar deel.Het vaste deel is gebonden aan de polymeermatrix en kan niet vrij bewegen, en wordt een vast ion;het beweegbare deel en het vaste deel worden gecombineerd door ionische bindingen om een uitwisselbaar ion te worden.De vaste ionen en de mobiele ionen hebben respectievelijk tegengestelde ladingen.Bij de lagerbus valt het mobiele deel uiteen in vrij bewegende ionen, die uitwisselen met andere afbraakproducten met dezelfde lading, zodat ze zich verbinden met de vaste ionen en stevig worden geadsorbeerd aan de uitwisselingsbasis.Op de groep wordt het weggenomen door de olie, opgeloste vernis verwijderd door adsorptie van ionenuitwisselingshars.
4.2 Elektrostatische adsorptietechnologie om zwevende vernis te verwijderen
Elektrostatische adsorptietechnologie maakt voornamelijk gebruik van een hoogspanningsgenerator om een elektrostatisch hoogspanningsveld te genereren om de vervuilde deeltjes in de olie te polariseren om respectievelijk positieve en negatieve ladingen te vertonen.De neutrale deeltjes worden samengedrukt en verplaatst door de geladen deeltjes, en uiteindelijk worden alle deeltjes geadsorbeerd en aan de collector gehecht (zie figuur 9).
Figuur 8 Principe van elektrostatische adsorptietechnologie
Elektrostatische oliereinigingstechnologie kan alle onoplosbare verontreinigende stoffen verwijderen, inclusief deeltjesvormige onzuiverheden en zwevende vernis geproduceerd door oliedegradatie.Traditionele filterelementen kunnen echter alleen grote deeltjes met de juiste precisie verwijderen, en het is moeilijk om submicron te verwijderen niveau zwevende vernis.
Dit systeem kan de op het lagerkussen neergeslagen en afgezette lak volledig oplossen, waardoor de invloed van de lagerkussentemperatuur en trillingsveranderingen veroorzaakt door de lak volledig wordt opgelost, zodat de unit gedurende een lange periode stabiel kan draaien.
5. Conclusie
De WSD WVD-II vernisverwijderingsunit werd in gebruik genomen. Na twee jaar bedrijfsobservatie is de lagertemperatuur altijd rond de 90°C gehouden en is de unit in normaal bedrijf gebleven.Er werd een vernisfilm aangetroffen (zie Figuur 10).
Het fysieke beeld van de demontage van lagers na het verwijderen van de vernis
apparatuur
referenties:
[1] Liu Siyong, Xiao Zhonghui, Yan Zhiyong en Chen Zhujie.Numerieke simulatie en experimenteel onderzoek naar de dynamische eigenschappen van elastische en dempende kantellagers [J].Chinees tijdschrift voor werktuigbouwkunde, oktober 2014, 50(19):88.
Posttijd: 13 december 2022