Dipartimento di gestione delle apparecchiature, Sinopec Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. 211900
Astratto: Questo documento analizza le cause anomale delle grandi unità di espansione turbo, propone una serie di misure per risolvere i problemi e coglie i punti di rischio e le misure preventive di funzionamento.Attraverso l'applicazione della tecnologia di rimozione della vernice, i potenziali pericoli nascosti vengono eliminati e viene garantita la sicurezza intrinseca dell'unità.
1. Panoramica
L'unità di compressione dell'aria dell'impianto PTA da 60 t/a di Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. è dotata di apparecchiature tedesche MAN Turbo.L'unità è un'unità tre in uno, in cui l'unità del compressore d'aria è un'unità turbina a cinque stadi multialbero, la turbina a vapore a condensazione viene utilizzata come macchina motrice principale dell'unità del compressore d'aria e il turboespansore è utilizzato come compressore d'aria.Macchina di azionamento ausiliario.L'espansore turbo adotta un'espansione a due stadi alta e bassa, ciascuno ha una porta di aspirazione e una porta di scarico e la girante adotta una girante a tre vie (vedere Figura 1)
Figura 1 Vista in sezione dell'unità di espansione (sinistra: lato alta pressione; destra: lato bassa pressione)
I principali parametri prestazionali del turbo espansore sono i seguenti:
La velocità del lato ad alta pressione è 16.583 giri/min e la velocità del lato a bassa pressione è 9.045 giri/min;la potenza totale nominale dell'espansore è di 7990 KW e la portata è di 12700-150450 kg/h;la pressione in ingresso è 1,3 MPa e la pressione di scarico è 0,003 MPa.La temperatura di aspirazione del lato ad alta pressione è di 175°C e la temperatura di scarico è di 80°C;la temperatura di aspirazione del lato bassa pressione è di 175°C e la temperatura di scarico è di 45°C;una serie di cuscinetti inclinabili viene utilizzata su entrambe le estremità degli alberi degli ingranaggi laterali ad alta pressione e bassa pressione. Cuscinetti, ciascuno con 5 cuscinetti, la tubazione di ingresso dell'olio può entrare nell'olio in due modi e ciascun cuscinetto ha un foro di ingresso dell'olio, attraverso 3 gruppi di 15 ugelli di iniezione dell'olio, il diametro dell'ugello di ingresso dell'olio è 1,8 mm, sono presenti 9 fori di ritorno dell'olio per il cuscinetto e, in circostanze normali, vengono utilizzate 5 porte e 4 blocchi.Questa unità tre in uno adotta il metodo di lubrificazione forzata della fornitura di olio centralizzata dalla stazione di olio lubrificante.
2. Problemi con l'equipaggio
Nel 2018, per soddisfare i requisiti sulle emissioni di COV, è stata aggiunta al dispositivo una nuova unità COV per trattare il gas di coda del reattore di ossidazione e il gas di coda trattato veniva ancora iniettato nell'espansore.Poiché il sale di bromuro nel gas di coda originale viene ossidato ad alta temperatura, sono presenti ioni bromuro.Per evitare che gli ioni bromuro si condensino e si separino quando il gas di coda si espande e agisce nell'espansore, ciò causerà corrosione per vaiolatura sull'espansore e sulle apparecchiature successive.Pertanto è necessario aumentare l'unità di espansione.Temperatura di aspirazione e temperatura di scarico del lato ad alta pressione e del lato a bassa pressione (vedere Tabella 1).
Tabella 1 Elenco delle temperature operative all'ingresso e all'uscita dell'espansore prima e dopo la trasformazione dei COV
| NO. | Modifica dei parametri | Trasformazione del primo | Dopo la trasformazione |
| 1 | Temperatura dell'aria aspirata lato alta pressione | 175 °C | 190°C |
| 2 | Temperatura di scarico lato alta pressione | 80 ℃ | 85 °C |
| 3 | Temperatura dell'aria aspirata lato bassa pressione | 175 °C | 195 °C |
| 4 | Temperatura di scarico lato bassa pressione | 45 °C | 65 °C |
Prima della trasformazione dei COV, la temperatura del cuscinetto del lato opposto alla girante all'estremità di bassa pressione era stabile a circa 80°C (la temperatura di allarme del cuscinetto qui è 110°C e la temperatura alta è 120°C).Dopo l'avvio della trasformazione dei COV il 6 gennaio 2019, la temperatura del cuscinetto del lato opposto alla girante all'estremità a bassa pressione dell'espansore è aumentata lentamente e la temperatura più alta è stata vicina alla temperatura più alta riportata di 120°C, ma il i parametri di vibrazione non sono cambiati in modo significativo durante questo periodo (vedere Figura 2).
Fig. 2 Diagramma della portata dell'espansore e delle vibrazioni e della temperatura dell'albero lato opposto alla trasmissione
1 – linea di flusso 2 – linea dell'estremità non di trasmissione 3 – linea di vibrazione dell'albero non di trasmissione
3. Analisi delle cause e metodo di trattamento
Dopo aver controllato e analizzato l'andamento delle fluttuazioni di temperatura dei cuscinetti delle turbine a vapore ed eliminato i problemi relativi al display dello strumento in loco, alle fluttuazioni di processo, alla trasmissione statica dell'usura delle spazzole delle turbine a vapore, alle fluttuazioni di velocità delle apparecchiature e alla qualità delle parti, i motivi principali delle fluttuazioni di temperatura dei cuscinetti Sono:
3.1 Motivi dell'aumento di temperatura del cuscinetto del lato opposto alla girante all'estremità di bassa pressione dell'espansore
3.1.1 L'ispezione di smontaggio ha rilevato che la distanza tra il cuscinetto e l'albero e il gioco di ingranamento dei denti degli ingranaggi erano normali.Fatta eccezione per la sospetta verniciatura sulla superficie del cuscinetto del lato opposto alla girante all'estremità a bassa pressione dell'espansore (vedere Figura 3), non sono state riscontrate anomalie in altri cuscinetti.
Figura 3 Immagine fisica del cuscinetto del lato opposto alla trasmissione e della coppia cinematica dell'espansore
3.1.2 Poiché l'olio lubrificante è stato sostituito da meno di un anno, la qualità dell'olio ha superato il test prima della guida.Per eliminare ogni dubbio, l'azienda ha inviato l'olio lubrificante a un'azienda professionale per test e analisi.La società professionale conferma che l'attacco sulla superficie di appoggio è una vernice precoce, MPC (indice di propensione alla vernice) (vedere Figura 4)
Figura 4 Rapporto di analisi sulla tecnologia di monitoraggio dell'olio rilasciato dalla tecnologia professionale di monitoraggio dell'olio
3.1.3 L'olio lubrificante utilizzato nell'espansore è l'olio per turbine Shell Turbo n. 46 (olio minerale).Quando l'olio minerale è ad alta temperatura, l'olio lubrificante si ossida e i prodotti dell'ossidazione si accumulano sulla superficie della boccola del cuscinetto formando una vernice.L'olio lubrificante minerale è composto principalmente da sostanze idrocarburiche, che sono relativamente stabili a temperatura ambiente e a bassa temperatura.Tuttavia, se alcune (anche un numero molto piccolo) di molecole di idrocarburi subiscono reazioni di ossidazione ad alte temperature, anche altre molecole di idrocarburi subiranno reazioni a catena, che è una caratteristica delle reazioni a catena degli idrocarburi.
3.1.4 I tecnici dell'apparecchiatura hanno condotto indagini sul supporto del corpo dell'apparecchiatura, sullo stress da freddo delle tubazioni di ingresso e uscita, sul rilevamento delle perdite del sistema dell'olio e sull'integrità della sonda di temperatura.E ha sostituito una serie di cuscinetti sull'estremità non di trasmissione del lato a bassa pressione dell'espansore, ma dopo aver guidato per un mese, la temperatura ha ancora raggiunto 110 ℃ e quindi si sono verificate ampie fluttuazioni nelle vibrazioni e nella temperatura.Sono state apportate diverse modifiche per avvicinarsi alle condizioni pre-retrofit, ma quasi senza alcun effetto (vedere Figura 5).
Figura 5 Grafico dell'andamento dei relativi indicatori dal 13 febbraio al 29 marzo
il produttore MAN Turbo, nelle attuali condizioni di lavoro dell'espansore, se il volume dell'aria aspirata è stabile a 120 t/h, la potenza di uscita è di 8000 kW, che è relativamente vicina alla potenza di uscita del progetto originale di 7990 kW in condizioni di lavoro normali;Quando il volume d'aria è di 1 30 t/h, la potenza di uscita è di 8680 kW;se il volume dell'aria aspirata è 1 46 t/h, la potenza in uscita è 9660 kW.Poiché il lavoro svolto dal lato di bassa pressione rappresenta i due terzi dell'espansore, il lato di bassa pressione dell'espansore potrebbe essere sovraccaricato.Quando la temperatura supera i 110 °C, il valore della vibrazione cambia drasticamente, indicando che la vernice appena formata sulla superficie dell'albero e della boccola del cuscinetto si graffia durante questo periodo (vedere Figura 6).
Figura 6 Tabella del bilancio energetico dell'unità di espansione
3.2Analisi dei meccanismi dei problemi esistenti
3.2.1 Come mostrato nella Figura 7, si può vedere che l'angolo compreso tra la direzione della leggera vibrazione del fulcro del blocco di piastrelle e la linea di coordinate orizzontale nel sistema di coordinate è β, l'angolo di oscillazione del blocco di piastrelle è φ , e il sistema di cuscinetti del cuscinetto inclinabile composto da 5 piastrelle, quando la piastrella Quando il cuscinetto è soggetto alla pressione del film d'olio, poiché il fulcro del cuscinetto non è un corpo rigido assoluto, la posizione del fulcro del cuscinetto dopo la deformazione per compressione sarà produrre un piccolo spostamento lungo la direzione geometrica del precarico a causa della rigidità del fulcro, modificando così il gioco del cuscinetto e lo spessore del film d'olio [1] .
Fig.7 Sistema di coordinate del cuscinetto singolo del cuscinetto inclinabile
3.2.2 Dalla Figura 1 si può vedere che il rotore è una struttura a trave a sbalzo e la girante è il principale componente di lavoro.Poiché il lato della girante è il lato motore, quando il gas si espande per svolgere lavoro, l'albero rotante sul lato della girante si trova in uno stato ideale nella boccola del cuscinetto a causa dell'effetto dello smorzamento del gas e il traferro dell'olio rimane normale.Nel processo di ingranamento e trasmissione della coppia tra gli ingranaggi grandi e piccoli, con questo come fulcro, il libero movimento radiale dell'albero lato opposto alla girante sarà limitato in condizioni di sovraccarico e la pressione del film lubrificante è superiore a quella di altri cuscinetti, rendendo questo luogo lubrificato. La rigidità del film aumenta, la velocità di rinnovamento del film d'olio diminuisce e il calore da attrito aumenta, risultando in una vernice.
3.2.3 La vernice nell'olio viene prodotta principalmente in tre forme: ossidazione dell'olio, “micro-combustione” dell'olio e scarico locale ad alta temperatura.La verniciatura dovrebbe essere provocata dalla “microcombustione” dell'olio.Il meccanismo è il seguente: una certa quantità di aria (generalmente inferiore all'8%) verrà disciolta nell'olio lubrificante.Quando viene superato il limite di solubilità, l'aria che entra nell'olio esisterà nell'olio sotto forma di bolle sospese.Dopo essere entrate nel cuscinetto, l'alta pressione fa sì che queste bolle subiscano una rapida compressione adiabatica e la temperatura del fluido aumenta rapidamente provocando una "micro-combustione" adiabatica dell'olio, con conseguente formazione di sostanze insolubili di dimensioni estremamente ridotte.Questi insolubili sono polari e tendono ad aderire alle superfici metalliche per formare vernici.Maggiore è la pressione, minore è la solubilità della materia insolubile e più facile è precipitare e depositarsi per formare una vernice.
3.2.4 Con la formazione della vernice, lo spessore del film d'olio nello stato non libero è occupato dalla vernice, e allo stesso tempo la velocità di rinnovamento del film d'olio diminuisce e la temperatura aumenta gradualmente, il che aumenta l'attrito tra la superficie della boccola del cuscinetto e l'albero e la vernice depositata causano una scarsa dissipazione del calore e l'aumento della temperatura dell'olio che portano ad un'elevata temperatura della boccola del cuscinetto.Alla fine, il perno sfrega contro la vernice, cosa che si manifesta in violente fluttuazioni della vibrazione dell'albero.
3.2.5 Sebbene il valore MPC dell'olio espandente non sia elevato, quando è presente una vernice nel sistema dell'olio lubrificante, la dissoluzione e la precipitazione delle particelle di vernice nell'olio sono limitate a causa della limitata capacità dell'olio lubrificante di dissolversi le particelle di vernice.È un sistema di equilibrio dinamico.Quando raggiunge uno stato saturo, la vernice si attaccherà al cuscinetto o al cuscinetto, provocando la fluttuazione della temperatura del cuscinetto, che rappresenta un grave pericolo nascosto che influisce sulla sicurezza del funzionamento.Ma poiché aderisce al cuscinetto, è uno dei motivi dell'aumento della temperatura del cuscinetto.
4 Misure e Contromisure
La rimozione dell'accumulo di vernice sul cuscinetto può garantire che il cuscinetto dell'unità funzioni a una temperatura controllata.Attraverso la ricerca e la comunicazione con molti produttori di apparecchiature per la rimozione della vernice, abbiamo scelto Kunshan Winsonda, che ha un buon effetto d'uso e una buona reputazione sul mercato, per produrre l'adsorbimento elettrostatico WVD-II + adsorbimento di resina, che è un'apparecchiatura composta per la rimozione della vernice per rimuovere la vernice.membrana.
I purificatori d'olio della serie WVD-II combinano efficacemente la tecnologia di purificazione dell'adsorbimento elettrostatico e la tecnologia di scambio ionico, risolvono la vernice disciolta attraverso l'adsorbimento della resina e risolvono la vernice precipitata attraverso l'adsorbimento elettrostatico.Questa tecnologia può ridurre al minimo il contenuto di morchie in breve tempo. In un breve periodo di diversi giorni, il sistema di lubrificazione originale contenente una grande quantità di morchie/vernici può essere ripristinato al miglior stato operativo e il problema del lento aumento della morchia la temperatura del cuscinetto reggispinta causata dalla vernice può essere risolta.Può rimuovere e prevenire efficacemente i fanghi oleosi solubili e non solubili generati durante il normale funzionamento della turbina a vapore.
I suoi principi fondamentali sono i seguenti:
4.1 Resina a scambio ionico per rimuovere la vernice disciolta
La resina a scambio ionico è composta principalmente da due parti: scheletro polimerico e gruppo a scambio ionico.Il principio di adsorbimento è mostrato nella Figura 8,
Figura 8 Principio di adsorbimento della resina ad interazione ionica
Il gruppo di scambio è suddiviso in una parte fissa ed una parte mobile.La parte fissa è legata alla matrice polimerica e non può muoversi liberamente e diventa uno ione fisso;la parte mobile e la parte fissa sono unite da legami ionici per diventare uno ione scambiabile.Gli ioni fissi e gli ioni mobili hanno rispettivamente cariche opposte.Nella boccola del cuscinetto la parte mobile si decompone in ioni che si muovono liberamente, che si scambiano con altri prodotti di degradazione aventi la stessa carica, così che si combinano con gli ioni fissi e vengono saldamente adsorbiti sulla base di scambio.Sul gruppo viene portata via l'olio, la vernice disciolta viene rimossa mediante adsorbimento di resine a scambio ionico.
4.2 Tecnologia di adsorbimento elettrostatico per rimuovere la vernice in sospensione
La tecnologia di adsorbimento elettrostatico utilizza principalmente un generatore ad alta tensione per generare un campo elettrostatico ad alta tensione per polarizzare le particelle inquinate nell'olio per mostrare rispettivamente cariche positive e negative.Le particelle neutre vengono schiacciate e spostate dalle particelle cariche e infine tutte le particelle vengono adsorbite e attaccate al collettore (vedere Figura 9).
Figura 8 Principio della tecnologia di adsorbimento elettrostatico
La tecnologia di pulizia elettrostatica dell'olio può rimuovere tutti gli inquinanti insolubili, comprese le impurità particellari e la vernice in sospensione prodotta dalla degradazione dell'olio.Tuttavia, gli elementi filtranti tradizionali possono rimuovere solo particelle di grandi dimensioni con una precisione corrispondente ed è difficile rimuovere particelle inferiori al micron vernice sospesa a livello.
Questo sistema può risolvere completamente la vernice precipitata e depositata sul cuscinetto, risolvendo così completamente l'influenza della temperatura del cuscinetto e i cambiamenti di vibrazione causati dalla vernice, in modo che l'unità possa funzionare stabilmente per un lungo periodo di tempo.
5. conclusione
L'unità di rimozione della vernice WSD WVD-II è stata messa in uso, dopo due anni di osservazione operativa, la temperatura del cuscinetto è sempre stata mantenuta a circa 90°C e l'unità è rimasta in funzionamento normale.È stata trovata una pellicola di vernice (vedi Figura 10).
L'immagine fisica dello smontaggio del cuscinetto dopo l'installazione della rimozione della vernice
attrezzatura
Riferimenti:
[1] Liu Siyong, Xiao Zhonghui, Yan Zhiyong e Chen Zhujie .Simulazione numerica e ricerca sperimentale sulle caratteristiche dinamiche dei cuscinetti elastici e smorzanti dei cuscinetti inclinabili [J].Giornale cinese di ingegneria meccanica, ottobre 2014, 50(19):88.
Orario di pubblicazione: 13 dicembre 2022