Відділ управління обладнанням, Sinopec Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. 211900
Анотація: У цьому документі аналізуються ненормальні причини великих турбодетандерних блоків, пропонується низка заходів для вирішення проблем, а також охоплюються точки ризику та профілактичні заходи експлуатації.Завдяки застосуванню технології видалення лаку усуваються потенційні приховані небезпеки та забезпечується внутрішня безпека пристрою.
1. огляд
Повітряна компресорна установка заводу ПТА потужністю 60 т/год Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. оснащена обладнанням німецького виробництва MAN Turbo.Агрегат являє собою блок «три в одному», в якому повітряний компресор є багатовальним п’ятиступінчастим турбінним агрегатом, конденсаційна парова турбіна використовується як головна рушійна машина повітряного компресорного агрегату, а турбодетандер є використовується як повітряний компресор.Машина допоміжного приводу.Турборозширювач використовує двоступеневе розширення високого та низького рівня, кожен має всмоктувальний і випускний порти, а робоче колесо має тристороннє робоче колесо (див. рис. 1).
Малюнок 1 Розріз блоку розширення (ліворуч: сторона високого тиску; праворуч: сторона низького тиску)
Основні параметри роботи турбодетандера наступні:
Швидкість боку високого тиску становить 16583 об/хв, а швидкість боку низького тиску становить 9045 об/хв;номінальна повна потужність розширювача 7990 кВт, витрата 12700-150450 кг/год;тиск на вході становить 1,3 МПа, а тиск на вихлопі — 0,003 МПа.Температура на вході на стороні високого тиску становить 175°C, а на вихлопі — 80°C;температура сторони низького тиску на вході 175°C, на вихлопі 45°C;набір нахиляючих колодок використовується на обох кінцях бічних валів шестерні високого та низького тиску. Підшипники, кожна з яких має 5 колодок, у впускний трубопровід масла можна вводити масло двома способами, і кожен підшипник має один впускний отвір для масла, через 3 групи по 15 форсунок для впорскування масла, діаметр вхідного патрубка для масла становить 1,8 мм, є 9 отворів для повернення масла для підшипника, і за нормальних обставин використовуються 5 портів і 4 блоки.Цей пристрій «три в одному» використовує метод примусового змащування централізованої подачі мастила від станції мастила.
2. Проблеми з екіпажем
У 2018 році, щоб відповідати вимогам щодо викидів летких органічних сполук, до пристрою було додано нову установку летких органічних сполук для обробки залишкового газу реактора окислення, і оброблений залишковий газ все ще впорскувався в детандер.Оскільки бромідна сіль у вихідному хвостовому газі окислюється при високій температурі, є іони брому.Щоб запобігти конденсації та виділенню бромід-іонів, коли кінцевий газ розширюється та працює в розширювачі, це спричинить точкову корозію розширювача та наступного обладнання.Тому необхідно збільшити блок розширення.Температура на вході та температура вихлопу зі сторони високого тиску та сторони низького тиску (див. таблицю 1).
Таблиця 1 Перелік робочих температур на вході та виході розширювача до та після перетворення ЛОС
| НІ. | Зміна параметра | Трансформація колишнього | Після трансформації |
| 1 | Температура впускного повітря на стороні високого тиску | 175 °C | 190 °C |
| 2 | Температура вихлопу на стороні високого тиску | 80 ℃ | 85 °C |
| 3 | Температура впускного повітря на стороні низького тиску | 175 °C | 195 °C |
| 4 | Температура вихлопу на стороні низького тиску | 45 °C | 65 °C |
До перетворення VOC температура підшипника сторони без робочого колеса на кінці низького тиску була стабільною на рівні приблизно 80 °C (температура тривоги підшипника тут становить 110 °C, а висока температура – 120 °C).Після того, як 6 січня 2019 року було розпочато перетворення ЛОС, температура підшипника сторони без робочого колеса на кінці низького тиску розширювача повільно зростала, і найвища температура була близькою до найвищої заявленої температури 120 °C, але параметри вібрації за цей період суттєво не змінилися (див. рис. 2).
Рис. 2 Діаграма швидкості потоку розширювача, вібрації та температури непривідного вала
1 – лінія потоку 2 – лінія непривідного кінця 3 – лінія вібрації непривідного вала
3. Аналіз причин і метод лікування
Після перевірки та аналізу тенденції коливання температури підшипників парової турбіни та усунення проблем із відображенням інструментів на місці, коливань процесу, статичної передачі зносу щіток парової турбіни, коливань швидкості обладнання та якості деталей, основні причини коливань температури підшипників є:
3.1 Причини підвищення температури підшипника сторони без робочого колеса на кінці низького тиску розширювача
3.1.1 Перевірка розбирання виявила, що відстань між підшипником і валом і зазор між зубами шестерні були нормальними.За винятком підозрюваного лаку на поверхні підшипника з боку крильчатки на кінці розширювача з низьким тиском (див. Малюнок 3), в інших підшипниках не виявлено ніяких відхилень.
Малюнок 3 Фізична картина непривідного торцевого підшипника та кінематичної пари розширювача
3.1.2 Оскільки мастило було замінено менше року, якість масла пройшла перевірку перед поїздкою.Щоб усунути сумніви, компанія відправила мастило до професійної компанії для тестування та аналізу.Професійна компанія підтверджує, що кріплення на опорній поверхні є раннім лаком, MPC (індекс схильності до лаку) (див. Малюнок 4)
Рисунок 4 Звіт про аналіз технології моніторингу нафти, виданий професійною технологією моніторингу нафти
3.1.3 Масло, що використовується в розширювачі, - це турбінне масло Shell Turbo № 46 (мінеральне масло).Коли мінеральне масло перебуває при високій температурі, мастило окислюється, а продукти окислення збираються на поверхні втулки підшипника, утворюючи лак.Мінеральна мастильна олива в основному складається з вуглеводневих речовин, які відносно стабільні при кімнатній і низькій температурі.Однак, якщо деякі (навіть дуже невелика кількість) молекул вуглеводнів піддаються реакціям окислення при високих температурах, інші молекули вуглеводнів також будуть піддаватися ланцюговим реакціям, що є характеристикою вуглеводневих ланцюгових реакцій.
3.1.4 Спеціалісти з обладнання провели дослідження щодо опори корпусу обладнання, холодного навантаження вхідного та вихідного трубопроводів, виявлення витоку масляної системи та цілісності температурного датчика.І замінив набір підшипників на стороні низького тиску розширювача, але після місяця роботи температура все ще досягала 110 ℃, а потім були значні коливання вібрації та температури.Було зроблено кілька коригувань, щоб наблизитися до умов перед модернізацією, але майже без жодного ефекту (див. Малюнок 5).
Малюнок 5. Графік трендів пов’язаних індикаторів з 13 лютого по 29 березня
виробник MAN Turbo, за поточних умов роботи детандера, якщо об’єм всмоктуваного повітря стабільний на рівні 120 т/год, вихідна потужність становитиме 8000 кВт, що відносно близько до початкової проектної вихідної потужності 7990 кВт за нормальних робочих умов;Коли об'єм повітря становить 130 т/год, вихідна потужність становить 8680 кВт;якщо об'єм всмоктуваного повітря становить 146 т/год, вихідна потужність становить 9660 кВт.Оскільки робота, виконана стороною низького тиску, становить дві третини розширювача, сторона низького тиску розширювача може бути перевантажена.Коли температура перевищує 110 °C, значення вібрації різко змінюється, вказуючи на те, що новоутворений лак на поверхні вала та втулки підшипника подряпаний протягом цього періоду (див. Малюнок 6).
Рисунок 6 Таблиця балансу потужності блоку розширення
3.2Аналіз механізмів існуючих проблем
3.2.1 Як показано на малюнку 7, можна побачити, що включений кут між напрямком легкої вібрації точки опори блоку плитки та горизонтальною лінією координат у системі координат дорівнює β, а кут повороту блоку плитки дорівнює φ. , і підшипникова система нахилу накладки, що складається з 5 плиток, коли плитка Коли накладка піддається тиску масляної плівки, оскільки точка опори накладки не є абсолютним твердим тілом, положення точки опори накладки після деформації стиснення буде створюють невелике зміщення вздовж геометричного напрямку попереднього натягу за рахунок жорсткості точки опори, тим самим змінюючи зазор підшипника та товщину масляної плівки [1]] .
Рис.7 Система координат одиночної колодки підшипника перекидної колодки
3.2.2 З рисунка 1 видно, що ротор є консольно-балковою конструкцією, а робоче колесо є основним робочим компонентом.Оскільки сторона крильчатки є приводною стороною, коли газ розширюється для виконання роботи, обертовий вал на стороні крильчатки перебуває в ідеальному стані у втулці підшипника завдяки ефекту газового демпфування, а масляний зазор залишається нормальним.У процесі зачеплення та передачі крутного моменту між великою та малою шестернями, коли це є точка опори, радіальний вільний рух бічного валу без робочого колеса буде обмежено в умовах перевантаження, а тиск його мастильної плівки вищий, ніж у інших підшипники, завдяки чому це місце змащується Жорсткість плівки збільшується, швидкість оновлення масляної плівки зменшується, а тепло від тертя збільшується, що призводить до лаку.
3.2.3 Лак в маслі в основному виробляється в трьох формах: окислення масла, «мікроспалювання» масла і локальний високотемпературний розряд.Лак повинен бути нанесений «мікрозгорянням» масла.Механізм такий: певна кількість повітря (як правило, менше 8%) буде розчинена в мастилі.Коли межа розчинності перевищена, повітря, що надходить в олію, буде існувати в олії у вигляді зважених бульбашок.Після входу в підшипник високий тиск змушує ці бульбашки піддаватися швидкому адіабатичному стисненню, а температура рідини швидко підвищується, викликаючи адіабатичне «мікрозгоряння» масла, що призводить до утворення нерозчинних речовин надзвичайно малого розміру.Ці нерозчинні речовини є полярними і мають тенденцію прилипати до металевих поверхонь з утворенням лаків.Чим вищий тиск, тим нижча розчинність нерозчинної речовини, і тим легше вона випадає в осад і осідає з утворенням лаку.
3.2.4 При утворенні лаку товщина масляної плівки в невільному стані займається лаком, при цьому швидкість відновлення масляної плівки зменшується, а температура поступово підвищується, що збільшує тертя між поверхнею втулки підшипника та валом, а також нанесений лак спричиняє Погане розсіювання тепла та підвищення температури масла призводять до високої температури втулки підшипника.Зрештою, цапфа стирається об лак, що проявляється в різких коливаннях вібрації вала.
3.2.5 Хоча значення ГДК розширювальної олії невисоке, коли в мастильній системі є лак, розчинення та осадження частинок лаку в маслі обмежені через обмежену здатність мастила до розчинення. частинки лаку.Це система динамічного балансу.Коли він досягає насиченого стану, лак буде зависати на підшипнику або підшипнику, спричиняючи коливання температури підшипника, що є основною прихованою небезпекою, що впливає на безпечну роботу.Але оскільки він прилипає до підшипника, це є однією з причин підвищення температури підшипника.
4 Заходи та контрзаходи
Видалення скупчення лаку на підшипнику може гарантувати, що підшипник пристрою працюватиме при контрольованій температурі.Завдяки дослідженням і спілкуванню з багатьма виробниками обладнання для видалення лаку ми обрали компанію Kunshan Winsonda, яка має хороший ефект використання та ринкову репутацію, для виробництва електростатичної адсорбції WVD-II + адсорбції смоли, яка є складним обладнанням для видалення лаку для видалення фарби.мембрана.
Маслоочищувачі серії WVD-II ефективно поєднують електростатичну адсорбційну технологію очищення та технологію іонного обміну, розчиняють розчинений лак шляхом адсорбції смоли та розчиняють осаджений лак шляхом електростатичної адсорбції.Ця технологія може мінімізувати вміст осаду за короткий час. Протягом короткого періоду в кілька днів вихідну систему змащення, що містить велику кількість осаду/лаку, можна відновити до найкращого робочого стану, а проблема повільного зростання температуру опорного підшипника, спричинену лаком, можна вирішити.Він може ефективно видаляти та запобігати розчинному та нерозчинному масляному шламу, що утворюється під час нормальної роботи парової турбіни.
Його основні принципи такі:
4.1 Іонообмінна смола для видалення розчиненого лаку
Іонообмінна смола в основному складається з двох частин: полімерного скелета та іонообмінної групи.Принцип адсорбції показаний на малюнку 8,
Рисунок 8. Принцип адсорбції смоли за допомогою іонної взаємодії
Обмінна група поділяється на нерухому частину і рухому частину.Фіксована частина пов’язана з полімерною матрицею і не може вільно рухатися, і стає фіксованим іоном;рухома частина та нерухома частина об’єднані іонними зв’язками, щоб стати обмінним іоном.Фіксовані іони і рухомі іони мають протилежні заряди відповідно.На опорній втулці рухома частина розпадається на вільно рухомі іони, які обмінюються з іншими продуктами розпаду з таким самим зарядом, так що вони з’єднуються з фіксованими іонами і міцно адсорбуються на основі обміну.На групі він забирається маслом, розчинений лак видаляється адсорбцією іонообмінної смоли.
4.2 Технологія електростатичної адсорбції для видалення зваженого лаку
Технологія електростатичної адсорбції в основному використовує генератор високої напруги для створення електростатичного поля високої напруги для поляризації забруднених частинок у маслі, щоб показати позитивні та негативні заряди відповідно.Нейтральні частинки стискаються та переміщуються зарядженими частинками, і, нарешті, усі частинки адсорбуються та прикріплюються до колектора (див. Малюнок 9).
Рисунок 8 Принцип технології електростатичної адсорбції
Електростатична технологія очищення масла може видалити всі нерозчинні забруднювачі, включно з твердими домішками та зваженим лаком, утвореним розкладанням масла.Однак традиційні фільтруючі елементи можуть видаляти лише великі частинки з відповідною точністю, а субмікронні видалити важко. рівень підвішений лак .
Ця система може повністю усунути лак, що осідає та осідає на підшипнику, тим самим повністю усуваючи вплив температури підшипника та зміни вібрації, викликані лаком, так що пристрій може працювати стабільно протягом тривалого періоду часу.
5 Висновок
Устаткування для зняття лаку WSD WVD-II було введено в експлуатацію, протягом двох років спостереження за роботою температура підшипника завжди підтримувалася на рівні близько 90 °C, і пристрій залишався в нормальному режимі роботи.Була знайдена плівка лаку (див. рис. 10).
Фізична картина демонтажу підшипника після установки зняття лаку
обладнання
посилання:
[1] Лю Сійонг, Сяо Чжунхуей, Янь Чжиюн і Чень Чжуцзе.Чисельне моделювання та експериментальні дослідження динамічних характеристик шарнірних пружних і демпфуючих підшипників нахилу колодок [J].Китайський журнал машинобудування, жовтень 2014 р., 50(19):88.
Час публікації: 13 грудня 2022 р