Uspješna primjena tehnologije filtracije za uklanjanje laka u velikim petrokemijskim jedinicama

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

Sažetak: Ovaj rad analizira neuobičajene uzroke velikih turbo ekspanderskih jedinica, predlaže niz mjera za rješavanje problema i shvaća točke rizika i preventivne mjere rada.Primjenom tehnologije uklanjanja laka eliminiraju se potencijalne skrivene opasnosti i osigurava vlastita sigurnost jedinice.

1. pregled

Jedinica kompresora zraka 60 t/a PTA tvornice Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. opremljena je opremom iz Njemačke MAN Turbo.Jedinica je jedinica tri u jednom, u kojoj je jedinica kompresora zraka peterostupanjska turbinska jedinica s više vratila, kondenzacijska parna turbina koristi se kao glavni pogonski stroj jedinice kompresora zraka, a turbo ekspander je koristi se kao jedinica kompresora zraka.Pomoćni pogonski stroj.Turbo ekspander ima visoko i nisko dvostupanjsko širenje, svaki ima usisni otvor i ispušni otvor, a impeler ima trosmjerni rotor (vidi sliku 1).

Slika 1. Prikaz presjeka ekspanzijske jedinice (lijevo: visokotlačna strana; desno: niskotlačna strana)

Glavni parametri performansi turbo ekspandera su sljedeći:

Brzina visokotlačne strane je 16583 o/min, a niskotlačne strane 9045 o/min;nazivna ukupna snaga ekspandera je 7990 KW, a protok 12700-150450-kg/h;ulazni tlak je 1,3Mpa, a ispušni tlak 0,003Mpa.Temperatura usisa visokotlačne strane je 175°C, a temperatura ispuha 80°C;usisna temperatura niskotlačne strane je 175°C, a ispušna 45°C;set nagibnih jastučića koristi se na oba kraja visokotlačne i niskotlačne bočne osovine zupčanika. Ležajevi, svaki s 5 jastučića, ulazni cjevovod za ulje može ulaziti ulje na dva načina, a svaki ležaj ima jedan otvor za dovod ulja, kroz 3 grupe od 15 mlaznica za ubrizgavanje ulja, promjer ulazne mlaznice za ulje je 1,8 mm, postoji 9 rupa za povrat ulja za ležaj, a pod normalnim okolnostima koristi se 5 otvora i 4 bloka.Ova jedinica tri u jednom usvaja metodu prisilnog podmazivanja centralizirane opskrbe uljem iz stanice za ulje za podmazivanje.

2. Problemi s posadom

U 2018. godini, kako bi se zadovoljili zahtjevi za emisiju HOS-a, u uređaj je dodana nova jedinica VOC-a za obradu otpadnog plina oksidacijskog reaktora, a obrađeni otpadni plin i dalje se ubrizgava u ekspander.Budući da je bromidna sol u izvornom otpadnom plinu oksidirana na visokoj temperaturi, postoje bromidni ioni.Kako bi se spriječilo kondenziranje i odvajanje bromidnih iona kada se otpadni plin širi i radi u ekspanderu, to će uzrokovati rupičastu koroziju na ekspanderu i pratećoj opremi.Stoga je potrebno povećati jedinicu za proširenje.Temperatura usisa i temperatura ispuha visokotlačne strane i niskotlačne strane (vidi tablicu 1).

Tablica 1. Popis radnih temperatura na ulazu i izlazu iz ekspandera prije i nakon transformacije HOS-a

Prije VOC transformacije, temperatura bočnog ležaja bez rotora na kraju niskog tlaka bila je stabilna na oko 80°C (alarmna temperatura ležaja ovdje je 110°C, a visoka temperatura je 120°C).Nakon što je transformacija HOS-a započela 6. siječnja 2019., temperatura ležaja strane bez rotora na niskotlačnom kraju ekspandera polako je rasla, a najviša temperatura bila je blizu najviše prijavljene temperature od 120 °C, ali je parametri vibracija nisu se značajno promijenili tijekom tog razdoblja (vidi sliku 2).

Slika 2 Dijagram brzine protoka ekspandera i vibracija i temperature osovine nepogonske strane

1 – vod protoka 2 – vod nepogonskog kraja 3 – vod vibracija nepogonskog vratila

3. Analiza uzroka i način liječenja

Nakon provjere i analize trenda fluktuacije temperature ležajeva parne turbine i uklanjanja problema prikaza instrumenata na licu mjesta, fluktuacija procesa, statičkog prijenosa trošenja četkica parne turbine, fluktuacija brzine opreme i kvalitete dijelova, glavni razlozi za fluktuacije temperature ležaja su:

3.1 Razlozi porasta temperature bočnog ležaja bez rotora na niskotlačnom kraju ekspandera

3.1.1 Inspekcija rastavljanja pokazala je da su razmak između ležaja i osovine i zazor između zuba zupčanika normalni.Osim sumnjivog laka na površini ležaja bez rotora na niskotlačnom kraju ekspandera (vidi sliku 3), nisu pronađene abnormalnosti u drugim ležajevima.

Slika 3. Fizička slika ležaja nepogonskog kraja i kinematičkog para ekspandera

3.1.2 Budući da je ulje za podmazivanje zamijenjeno manje od godinu dana, kvaliteta ulja je prošla test prije vožnje.Kako bi se otklonile sumnje, tvrtka je poslala ulje za podmazivanje profesionalnoj tvrtki na ispitivanje i analizu.Profesionalna tvrtka potvrđuje da je pričvršćenje na površini ležaja rani lak, MPC (indeks sklonosti lakiranju) (vidi sliku 4)

Slika 4 Izvješće o analizi tehnologije praćenja ulja koje izdaje 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 oksidira, a produkti oksidacije skupljaju se na površini ležajne čahure kako bi formirali lak.Mineralno mazivo ulje uglavnom se sastoji od ugljikovodičnih tvari, koje su relativno stabilne na sobnoj temperaturi i niskim temperaturama.Međutim, ako neki (čak i vrlo mali broj) molekula ugljikovodika podliježu reakcijama oksidacije na visokim temperaturama, druge molekule ugljikovodika će također biti podvrgnute lančanim reakcijama, što je karakteristika lančanih reakcija ugljikovodika.

3.1.4 Tehničari opreme proveli su istrage oko potpore tijela opreme, hladnog naprezanja ulaznih i izlaznih cjevovoda, otkrivanja curenja uljnog sustava i integriteta temperaturne sonde.I zamijenio je set ležajeva na nepogonskom kraju niskotlačne strane ekspandera, ali nakon vožnje od mjesec dana, temperatura je i dalje dosegla 110 ℃, a zatim je došlo do velikih fluktuacija u vibracijama i temperaturi.Napravljeno je nekoliko prilagodbi kako bi se približili uvjetima prije rekonstrukcije, ali gotovo bez ikakvog učinka (vidi sliku 5).

Slika 5. Grafikon trenda povezanih indikatora od 13. veljače do 29. ožujka

proizvođač MAN Turbo, pod trenutnim radnim uvjetima ekspandera, ako je volumen usisanog zraka stabilan na 120 t/h, izlazna snaga je 8000kw, što je relativno blizu izvorne projektirane izlazne snage od 7990kw u normalnim radnim uvjetima;Kada je volumen zraka 130 t/h, izlazna snaga je 8680kw;ako je volumen usisanog zraka 1 46 t/h, izlazna snaga je 9660kw.Budući da rad niskotlačne strane čini dvije trećine ekspandera, niskotlačna strana ekspandera može biti preopterećena.Kada temperatura prijeđe 110 °C, vrijednost vibracije se drastično mijenja, što ukazuje da je novonastali lak na površini vratila i čahure ležaja izgreban tijekom tog razdoblja (vidi sliku 6).

Slika 6 Tablica ravnoteže snage jedinice za proširenje

3.2Analiza mehanizama postojećih problema

3.2.1 Kao što je prikazano na slici 7, može se vidjeti da je uključeni kut između smjera blagih vibracija oslonca bloka pločica i vodoravne koordinatne linije u koordinatnom sustavu β, kut zakretanja bloka pločica je φ , i sustav ležaja nagibne podloge sastavljen od 5 pločica, kada je pločica podvrgnuta pritisku uljnog filma, budući da uporište uloška nije apsolutno kruto tijelo, položaj uporišta uloška nakon deformacije kompresije će proizvesti mali pomak duž smjera geometrijskog prednaprezanja zbog krutosti oslonca, čime se mijenja zazor ležaja i debljina uljnog filma [1^] .

Slika 7. Koordinatni sustav jednostruke podloge ležaja nagibne podloge

3.2.2 Na slici 1. može se vidjeti da je rotor konzolna greda, a rotor je glavna radna komponenta.Budući da je strana rotora pogonska strana, kada se plin širi kako bi obavio rad, rotirajuća osovina na strani rotora je u idealnom stanju u čahuri ležaja zbog učinka prigušenja plina, a razmak ulja ostaje normalan.U procesu spajanja i prijenosa zakretnog momenta između velikih i malih zupčanika, s ovim kao uporišnom točkom, radijalno slobodno kretanje bočnog vratila bez rotora bit će ograničeno u uvjetima preopterećenja, a njegov tlak mazivog filma veći je od onog kod drugih ležajevi, čineći ovo mjesto podmazanim. Krutost filma se povećava, stopa 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: oksidacijom ulja, „mikroizgaranjem“ ulja i lokalnim ispuštanjem visoke temperature.Lak bi trebao biti uzrokovan "mikroizgaranjem" ulja.Mehanizam je sljedeći: određena količina zraka (općenito manje od 8%) bit će otopljena u ulju za podmazivanje.Kada se prekorači granica topljivosti, zrak koji ulazi u ulje postojat će u ulju u obliku suspendiranih mjehurića.Nakon ulaska u ležaj, visoki tlak uzrokuje brzu adijabatsku kompresiju ovih mjehurića, a temperatura tekućine brzo raste uzrokujući adijabatsko "mikrosagorijevanje" ulja, što rezultira netopivim tvarima izuzetno male veličine.Ove netopljive tvari su polarne i imaju tendenciju prianjanja na metalne površine i formiranje lakova.Što je veći tlak, manja je topljivost netopljive tvari i lakše se taloži i taloži da bi se stvorio lak.

3.2.4 Stvaranjem laka, debljina uljnog filma u neslobodnom stanju zauzima lak, a istovremeno se smanjuje brzina obnavljanja uljnog filma, a temperatura postupno raste, što povećava trenje između površine čahure ležaja i vratila, te nataloženi lak uzrokuje Loše odvođenje topline i rastuća temperatura ulja dovode do visoke temperature čahure ležaja.Na kraju, rukavac se trlja o lak, što se očituje u snažnim fluktuacijama u vibraciji osovine.

3.2.5 Iako MPC vrijednost ekspanderskog ulja nije visoka, kada postoji lak u sustavu 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 sustav dinamičke ravnoteže.Kada dosegne zasićeno stanje, lak će se zadržati na ležaju ili pločici ležaja, uzrokujući fluktuaciju temperature na pločici ležaja, što je glavna skrivena opasnost koja utječe na siguran rad.Ali budući da prianja uz podlogu ležaja, to je jedan od razloga za porast temperature podloge ležaja.

4 Mjere i protumjere

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

Pročistači ulja serije WVD-II učinkovito kombiniraju elektrostatičku adsorpcijsku tehnologiju pročišćavanja i tehnologiju ionske izmjene, otapaju otopljeni lak pomoću adsorpcije smole i otapaju istaloženi lak putem elektrostatičke adsorpcije.Ova tehnologija može smanjiti sadržaj mulja u kratkom vremenu, u kratkom razdoblju od nekoliko dana, originalni sustav podmazivanja 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 učinkovito ukloniti i spriječiti topljivi i netopivi uljni talog koji nastaje tijekom normalnog rada parne turbine.

Njegovi glavni principi su sljedeći:

4.1 Ionoizmjenjivačka smola za uklanjanje otopljenog laka

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

Slika 8 Princip adsorpcije smole ionske interakcije

Razmjena grupa je podijeljena na fiksni dio i pokretni dio.Fiksni dio je vezan na polimernu matricu i ne može se slobodno kretati, te postaje fiksni ion;pokretni dio i fiksni dio spojeni su ionskim vezama kako bi postali izmjenjivi ion.Fiksni ioni i pokretni ioni imaju suprotne naboje.Na ležajnoj čahuri mobilni dio se razgrađuje na slobodno pokretne ione, koji se izmjenjuju s drugim produktima razgradnje s istim nabojem, tako da se spajaju s fiksnim ionima i čvrsto adsorbiraju na bazi izmjene.Na skupini ga oduzima ulje, otopljeni lak uklanja adsorpcijom ionsko-izmjenjivačke smole.

4.2 Tehnologija elektrostatičke adsorpcije za uklanjanje suspendiranog laka

Tehnologija elektrostatičke adsorpcije uglavnom koristi visokonaponski generator za generiranje visokonaponskog elektrostatskog polja za polarizaciju onečišćenih čestica u ulju kako bi se pokazali pozitivni i negativni naboji.Neutralne čestice su stisnute i pomaknute od strane nabijenih čestica, i konačno su sve čestice adsorbirane i pričvršćene na kolektor (vidi sliku 9).

Slika 8. Princip tehnologije elektrostatičke adsorpcije

Elektrostatička tehnologija čišćenja ulja može ukloniti sve netopive zagađivače, uključujući čestične nečistoće i suspendirani lak koji nastaje razgradnjom ulja.Međutim, tradicionalni filterski elementi mogu ukloniti samo velike čestice s odgovarajućom preciznošću, a teško je ukloniti submikronske razina suspendirani lak .

Ovaj sustav može u potpunosti riješiti taloženje laka i nataloženo na pločici ležaja, čime se u potpunosti rješava utjecaj temperature pločice ležaja i promjena vibracija uzrokovanih lakom, tako da jedinica može raditi stabilno kroz dugo vremensko razdoblje.

5. Zaključak

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

Fizička slika demontaže ležaja nakon ugradnje skidanje laka

oprema

reference:

[1] Liu Siyong, Xiao Zhonghui, Yan Zhiyong i Chen Zhujie.Numerička simulacija i eksperimentalno istraživanje dinamičkih karakteristika zakretnih elastičnih i prigušujućih ležajeva s nagibnom pločicom [J].Kineski časopis za strojarstvo, listopad 2014., 50(19):88.