יישום מוצלח של טכנולוגיית סינון להסרת לכה ביחידות גדולות פטרוכימיות

מחלקת ניהול ציוד, Sinopec Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. 211900

תַקצִיר: מאמר זה מנתח את הסיבות החריגות של יחידות מרחיב טורבו גדולות, מציג שורה של אמצעים לפתרון הבעיות, ותופס את נקודות הסיכון ואמצעי המניעה של הפעולה.באמצעות יישום טכנולוגיית הסרת לכה, סכנות נסתרות פוטנציאליות מתבטלות ומובטחת הבטיחות הפנימית של היחידה.

1. סקירה

יחידת מדחס האוויר של מפעל 60 t/a PTA של Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd מצוידת בציוד מגרמניה MAN Turbo.היחידה היא יחידת שלושה באחד, שבה יחידת מדחס האוויר היא יחידת טורבינה רב-פירית בת חמישה שלבים, טורבינת הקיטור המעבה משמשת כמכונת ההנעה הראשית של יחידת מדחס האוויר, ומרחיב הטורבו הוא משמש כיחידת מדחס האוויר.מכונת הנעה עזר.מרחיב הטורבו מאמץ הרחבה דו-שלבית גבוהה ונמוכה, לכל אחד יש יציאת יניקה ויציאת פליטה, והאימפלר מאמץ אימפלר תלת כיווני (ראה איור 1)

איור 1 תצוגת חתך של יחידת ההרחבה (משמאל: צד בלחץ גבוה; ימין: צד בלחץ נמוך)

הפרמטרים העיקריים של הביצועים של מרחיב הטורבו הם כדלקמן:

מהירות הצד בלחץ גבוה היא 16583 r/min, ומהירות הצד בלחץ נמוך היא 9045 r/min;ההספק הכולל המדורג של המרחיב הוא 7990 קילוואט, וקצב הזרימה הוא 12700-150450 ק"ג לשעה;לחץ הכניסה הוא 1.3Mpa, ולחץ הפליטה הוא 0.003Mpa.טמפרטורת היניקה של צד הלחץ הגבוה היא 175 מעלות צלזיוס, וטמפרטורת הפליטה היא 80 מעלות צלזיוס;טמפרטורת היניקה של הצד בלחץ נמוך היא 175 מעלות צלזיוס, וטמפרטורת הפליטה היא 45 מעלות צלזיוס;סט רפידות הטיה משמשות בשני הקצוות של צירי הילוכים בלחץ גבוה ובלחץ נמוך מיסבים, כל אחד עם 5 רפידות, צינור כניסת השמן יכול להיכנס לשמן בשתי דרכים, ולכל מיסב יש חור כניסת שמן אחד, דרך 3 קבוצות של 15 חרירי הזרקת שמן, קוטר פיית כניסת השמן הוא 1.8 מ"מ, ישנם 9 חורי החזר שמן למיסב, ובנסיבות רגילות, נעשה שימוש ב-5 יציאות ו-4 בלוקים.יחידת שלוש באחד זו מאמצת את שיטת הסיכה הכפויה של אספקת שמן מרכזית מתחנת שמן הסיכה.

2. בעיות עם הצוות

בשנת 2018, על מנת לעמוד בדרישות פליטת ה-VOC, נוספה למכשיר יחידת VOC חדשה לטיפול בגז הזנב של כור החמצון, והגז הזנב המטופל עדיין הוחדר למרחיב.מכיוון שמלח הברומיד בגז הזנב המקורי מתחמצן בטמפרטורה גבוהה, ישנם יוני ברומיד.על מנת למנוע מיוני הברומיד להתעבות ולהיפרד כאשר גז הזנב מתרחב ופועל במרחיב, זה יגרום לקורוזיה בבור במרחיב ובציוד הבא.לכן, יש צורך להגדיל את יחידת ההרחבה.טמפרטורת היניקה וטמפרטורת הפליטה של ​​צד לחץ גבוה וצד לחץ נמוך (ראה טבלה 1).

טבלה 1 רשימת טמפרטורות הפעלה בכניסה וביציאה של המרחיב לפני ואחרי שינוי VOC

לפני הטרנספורמציה של ה-VOC, הטמפרטורה של מיסב הצד הלא-אימפלר בקצה הלחץ הנמוך הייתה יציבה על כ-80 מעלות צלזיוס (טמפרטורת האזעקה של המיסב כאן היא 110 מעלות צלזיוס, והטמפרטורה הגבוהה היא 120 מעלות צלזיוס).לאחר התחלת הטרנספורמציה של VOC ב-6 בינואר 2019, הטמפרטורה של מיסב הצד הלא-אימפלר בקצה הלחץ הנמוך של המרחיב עלתה באיטיות, והטמפרטורה הגבוהה ביותר הייתה קרובה לטמפרטורה הגבוהה ביותר המדווחת של 120°C, אך פרמטרי הרטט לא השתנו באופן משמעותי במהלך תקופה זו (ראה איור 2).

איור 2 תרשים של קצב זרימת המרחיב ורטט וטמפרטורת פיר הצד הלא-מונע

1 – קו זרימה 2 – קו קצה ללא הנעה 3 – קו רטט של פיר שאינו מניע

3. ניתוח סיבה ושיטת טיפול

לאחר בדיקה וניתוח של מגמת תנודות הטמפרטורה של מיסבי טורבינת קיטור, וביטול הבעיות של תצוגת מכשירים באתר, תנודות תהליך, שידור סטטי של בלאי מברשות טורבינת קיטור, תנודות במהירות הציוד ואיכות החלקים, הסיבות העיקריות לתנודות טמפרטורת נושאות הם:

3.1 סיבות לעליית הטמפרטורה של מיסב הצד שאינו מאיץ בקצה הלחץ הנמוך של המרחיב

3.1.1 בבדיקת הפירוק נמצא כי המרחק בין המיסב לציר ומרווח ההתערבות של שיני ההילוכים תקינים.למעט הלכה החשודה על משטח המיסב הצד ללא האימפלר בקצה הלחץ הנמוך של המרחיב (ראה איור 3), לא נמצאו חריגות במיסבים אחרים.

איור 3 תמונה פיזית של מיסב הקצה הלא-כונן והזוג הקינמטי של המרחיב

3.1.2 מאחר ששמן הסיכה הוחלף פחות משנה, איכות השמן עברה את הטסט לפני הנהיגה.על מנת להעלים ספקות שלחה החברה את שמן הסיכה לחברה מקצועית לבדיקה וניתוח.החברה המקצועית מאשרת שהחיבור על משטח הנושא הוא לכה מוקדמת, MPC (מדד נטיית לכה) (ראה איור 4)

איור 4 דוח ניתוח טכנולוגיית ניטור נפט שהוצא על ידי טכנולוגיה מקצועית לניטור נפט

3.1.3 שמן הסיכה המשמש במרחיב הוא שמן טורבינה מסוג Shell Turbo מס' 46 (שמן מינרלי).כאשר השמן המינרלי נמצא בטמפרטורה גבוהה, שמן הסיכה מתחמצן, ותוצרי החמצון נאספים על פני שיח המיסב ויוצרים לכה.שמן סיכה מינרלי מורכב בעיקר מחומרים פחמימניים, יציבים יחסית בטמפרטורת החדר ובטמפרטורה נמוכה.עם זאת, אם חלק (אפילו מספר קטן מאוד) של מולקולות פחמימנים יעברו תגובות חמצון בטמפרטורות גבוהות, מולקולות פחמימנים אחרות יעברו גם תגובות שרשרת, מה שמאפיין תגובות שרשרת פחמימנים.

3.1.4 טכנאי הציוד ערכו חקירות סביב תמיכת גוף הציוד, מתח הקור של צינורות הכניסה והיציאה, איתור נזילות של מערכת השמן ותקינות בדיקת הטמפרטורה.והחליפו סט מיסבים בקצה הלא-כונן של הצד בלחץ הנמוך של המרחיב, אבל לאחר נסיעה של חודש, הטמפרטורה עדיין הגיעה ל-110 ℃, ואז היו תנודות גדולות ברטט ובטמפרטורה.בוצעו מספר התאמות על מנת להתקרב לתנאים שלפני התיקון, אך כמעט ללא כל השפעה (ראה איור 5).

איור 5 תרשים מגמה של אינדיקטורים קשורים מ-13 בפברואר עד 29 במרץ

יצרן MAN Turbo, בתנאי העבודה הנוכחיים של הרחפן, אם נפח האוויר הנכנס יציב על 120 t/h, הספק המוצא הוא 8000kw, שהוא קרוב יחסית להספק המוצא המקורי של 7990kw בתנאי עבודה רגילים;כאשר נפח האוויר הוא 1 30 t/h, הספק הפלט הוא 8680kw;אם נפח האוויר הנכנס הוא 1 46 t/h, הספק הפלט הוא 9660kw.מכיוון שהעבודה שנעשתה על ידי צד הלחץ הנמוך מהווה שני שלישים מהמרחב, הצד בלחץ הנמוך של המרחיב עלול להיות עומס יתר על המידה.כאשר הטמפרטורה עולה על 110 מעלות צלזיוס, ערך הרטט משתנה באופן דרסטי, מה שמעיד על כך שהלכה החדשה שנוצרה על פני הציר והשיח המיסב נשרטת במהלך תקופה זו (ראה איור 6).

איור 6 טבלת איזון הספק של יחידת ההרחבה

3.2ניתוח מנגנון של בעיות קיימות

3.2.1 כפי שמוצג באיור 7, ניתן לראות שהזווית הכלולה בין כיוון הרטט הקל של נקודת המשען של גוש האריחים לבין קו הקואורדינטות האופקי במערכת הקואורדינטות היא β, זווית הנדנוד של גוש האריחים היא φ , ומערכת מיסב רפידת ההטיה המורכבת מ-5 אריחים, כאשר האריח כאשר הרפידה נתונה ללחץ סרט שמן, מכיוון שנקודת המשען של הרפידה אינה גוף קשיח מוחלט, מיקום נקודת המשען של הרפידה לאחר עיוות הדחיסה יהיה לייצר תזוזה קטנה לאורך כיוון הטעינה הגיאומטרית בשל קשיחות נקודת המשען, ובכך לשנות את מרווח המיסבים ועובי סרט השמן [1^] .

איור 7 מערכת קואורדינטות של משטח יחיד של מיסב כרית הטיה

3.2.2 ניתן לראות באיור 1 שהרוטור הוא מבנה קרן שלוחה, והאימפלר הוא מרכיב העבודה העיקרי.מכיוון שצד האימפלר הוא הצד המניע, כאשר הגז מתרחב לעבודה, הציר המסתובב בצד האימפלר נמצא במצב אידיאלי בשיח המיסב בגלל השפעת שיכוך הגז, ומרווח השמן נשאר תקין.בתהליך של התערבות והעברת מומנט בין גלגלי השיניים הגדולים והקטנים, כאשר זה הוא נקודת המשען, התנועה החופשית הרדיאלית של הציר הצדדי ללא האימפלר תהיה מוגבלת בתנאי עומס יתר, ולחץ סרט הסיכה שלו גבוה מזה של אחרים מיסבים, מה שהופך את המקום הזה למשומן קשיחות הסרט עולה, קצב חידוש סרט השמן יורד, וחום החיכוך עולה, וכתוצאה מכך לכה.

3.2.3 הלכה בשמן מיוצרת בעיקר בשלוש צורות: חמצון שמן, "מיקרו-בעירה" של שמן ופריקה מקומית בטמפרטורה גבוהה.הלכה צריכה להיגרם על ידי "מיקרו בעירה" של השמן.המנגנון הוא כדלקמן: כמות מסוימת של אוויר (בדרך כלל פחות מ-8%) תתמוסס בשמן הסיכה.עם חריגה ממגבלת המסיסות, האוויר הנכנס לשמן יתקיים בשמן בצורה של בועות מרחפות.לאחר הכניסה למיסב, הלחץ הגבוה גורם לבועות הללו לעבור דחיסה אדיאבטית מהירה, וטמפרטורת הנוזל עולה במהירות כדי לגרום ל"שריפה אדיאבטית" של השמן, וכתוצאה מכך לא מסיסים בגודל קטן במיוחד.אלה בלתי מסיסים הם קוטביים ונוטים להיצמד למשטחי מתכת כדי ליצור לכות.ככל שהלחץ גדול יותר, מסיסותו של החומר הבלתי מסיס נמוכה יותר, וקל יותר לשקוע ולשקוע ליצירת לכה.

3.2.4 עם היווצרות הלכה, עובי סרט השמן במצב שאינו חופשי נכבש על ידי הלכה, ובמקביל מהירות החידוש של סרט השמן יורדת, והטמפרטורה עולה בהדרגה, אשר עולה. החיכוך בין פני השטח של שיח המיסב והפיר, והלכה המופקדת גורמים לפיזור חום לקוי ועליית טמפרטורת השמן מובילים לטמפרטורת שיח מיסב גבוהה.בסופו של דבר, הג'ורנל מתחכך בלכה, המתבטא בתנודות עזות ברטט הפיר.

3.2.5 אומנם ערך ה-MPC של שמן הרחפן אינו גבוה, אך כאשר ישנה לכה במערכת שמן הסיכה, ההמסה והמשקעים של חלקיקי הלכה בשמן מוגבלים בשל יכולתו המוגבלת של שמן הסיכה להתמוסס. חלקיקי הלכה.זוהי מערכת איזון דינמית.כאשר היא מגיעה למצב רווי, הלכה תהיה תלויה על המיסב או כרית המיסב, מה שיגרום לתנודת הטמפרטורה של כרית המיסב, שהיא סכנה נסתרת גדולה המשפיעה על פעולה בטוחה.אך מכיוון שהוא נצמד לרפידת המיסבים, זוהי אחת הסיבות לעליית הטמפרטורה של כרית המיסבים.

4 אמצעים ואמצעי נגד

הסרת הצטברות לכה על המיסב יכולה להבטיח שהמיסב של היחידה יפעל בטמפרטורה מבוקרת.באמצעות מחקר ותקשורת עם יצרנים רבים של ציוד להסרת לכה, בחרנו ב-Kunshan Winsonda, בעלת אפקט שימוש טוב ומוניטין בשוק, לייצר WVD-II ספיחה אלקטרוסטטית + ספיחת שרף, שהוא ציוד להסרת לכה מורכב להסרת צבע.קְרוּם.

מטהרי שמן מסדרת WVD-II משלבים ביעילות טכנולוגיית טיהור ספיחה אלקטרוסטטית וטכנולוגיית חילופי יונים, פותרים את הלכה המומסת באמצעות ספיחת שרף ופותרים את הלכה המשקעת באמצעות ספיחה אלקטרוסטטית.טכנולוגיה זו יכולה למזער את תכולת הבוצה תוך זמן קצר, תוך פרק זמן קצר של מספר ימים ניתן להחזיר את מערכת הסיכה המקורית המכילה כמות גדולה של בוצה/לכה למצב ההפעלה הטוב ביותר, ואת בעיית העלייה האיטית של ניתן לפתור את הטמפרטורה של מיסב הדחף הנגרמת על ידי הלכה.זה יכול להסיר ולמנוע ביעילות את בוצת השמן המסיס והלא מסיס שנוצר במהלך הפעולה הרגילה של טורבינת הקיטור.

העקרונות העיקריים שלו הם כדלקמן:

4.1 שרף מחליף יונים להסרת לכה מומסת

שרף חילופי יונים מורכב בעיקר משני חלקים: שלד פולימרי וקבוצת חילופי יונים.עקרון הספיחה מוצג באיור 8,

איור 8 עיקרון של ספיחת שרף אינטראקציה יונים

קבוצת החליפין מחולקת לחלק קבוע וחלק מטלטלין.החלק הקבוע נקשר על מטריצת הפולימר ואינו יכול לנוע בחופשיות, והופך ליון קבוע;החלק הנייד והחלק הקבוע משולבים על ידי קשרים יוניים כדי להפוך ליון ניתן להחלפה.ליונים הקבועים וליונים הניידים יש מטענים הפוכים בהתאמה.בשיח הנושא, החלק הנייד מתפרק ליונים הנעים בחופשיות, אשר מתחלפים במוצרי פירוק אחרים בעלי אותו מטען, כך שהם מתאחדים עם היונים הקבועים ונספגים בחוזקה על בסיס ההחלפה.על הקבוצה, הוא נלקח על ידי השמן, לכה מומסת מוסרת על ידי ספיחת שרף חילופי יונים.

4.2 טכנולוגיית ספיחה אלקטרוסטטית להסרת לכה תלויה

טכנולוגיית ספיחה אלקטרוסטטית משתמשת בעיקר במחולל מתח גבוה כדי ליצור שדה אלקטרוסטטי במתח גבוה כדי לקטב את החלקיקים המזוהמים בשמן כדי להציג מטענים חיוביים ושליליים בהתאמה.החלקיקים הנייטרליים נלחצים ומזזים על ידי החלקיקים הטעונים, ולבסוף כל החלקיקים נספגים ומחוברים לאספן (ראה איור 9).

איור 8 עקרון של טכנולוגיית ספיחה אלקטרוסטטית

טכנולוגיית ניקוי שמנים אלקטרוסטטית יכולה להסיר את כל המזהמים הבלתי מסיסים, כולל זיהומים חלקיקים ולכה מרחפת המיוצרים על ידי פירוק שמן.עם זאת, אלמנטים מסננים מסורתיים יכולים להסיר חלקיקים גדולים רק עם דיוק מתאים, וקשה להסיר תת-מיקרון לכה תלויה ברמה .

מערכת זו יכולה לפתור לחלוטין את הלכה שהושקעה והונחתה על כרית המיסב, ובכך לפתור לחלוטין את השפעת טמפרטורת כרית המיסב ושינויי הרטט הנגרמים על ידי הלכה, כך שהיחידה תוכל לפעול ביציבות למשך תקופה ארוכה.

5. מסקנה

יחידת הסרת לכה WSD WVD-II הוכנסה לשימוש, במהלך שנתיים של תצפית על פעולה, טמפרטורת המיסבים נשמרה תמיד בסביבות 90°C, והיחידה נשארה בפעולה רגילה.נמצא סרט לכה (ראה איור 10).

התמונה הפיזית של פירוק מיסבים לאחר התקנת הסרת לכה

צִיוּד

הפניות:

[1] Liu Siyong, Xiao Zhonghui, Yan Zhiyong, Chen Zhujie.סימולציה מספרית ומחקר ניסיוני על המאפיינים הדינמיים של מיסבי רפידות הטיה אלסטיות ושיכוך ציר [J].כתב העת הסיני להנדסת מכונות, אוקטובר 2014, 50(19):88.