Departamento de Gerenciamento de Equipamentos, Sinopec Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd.
Abstrato: Este artigo analisa as causas anormais de grandes unidades turboexpansoras, apresenta uma série de medidas para resolver os problemas e abrange os pontos de risco e medidas preventivas de operação.Através da aplicação da tecnologia de remoção de verniz, os potenciais perigos ocultos são eliminados e a segurança intrínseca da unidade é garantida.
1. Visão Geral
A unidade de compressor de ar da planta PTA de 60 t/a da Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. está equipada com equipamentos da Alemanha MAN Turbo.A unidade é uma unidade três em um, na qual a unidade do compressor de ar é uma unidade de turbina de cinco estágios e vários eixos, a turbina a vapor de condensação é usada como a principal máquina de acionamento da unidade do compressor de ar e o turbo expansor é usado como unidade de compressor de ar.Máquina de acionamento auxiliar.O turbo expansor adota expansão alta e baixa de dois estágios, cada um tem uma porta de sucção e uma porta de exaustão, e o impulsor adota um impulsor de três vias (veja a Figura 1)
Figura 1 Vista em corte da unidade de expansão (esquerda: lado de alta pressão; direita: lado de baixa pressão)
Os principais parâmetros de desempenho do turbo expansor são os seguintes:
A velocidade lateral de alta pressão é 16.583 r/min e a velocidade lateral de baixa pressão é 9.045 r/min;a potência total nominal do expansor é 7.990 KW e a vazão é 12.700-150.450 kg / h;a pressão de entrada é de 1,3Mpa e a pressão de exaustão é de 0,003Mpa.A temperatura de admissão do lado de alta pressão é de 175°C e a temperatura de exaustão é de 80°C;a temperatura de admissão do lado de baixa pressão é de 175°C e a temperatura de exaustão é de 45°C;um conjunto de almofadas basculantes é usado em ambas as extremidades dos eixos de engrenagem laterais de alta e baixa pressão. Rolamentos, cada um com 5 almofadas, o oleoduto de entrada de óleo pode entrar no óleo de duas maneiras, e cada rolamento tem um orifício de entrada de óleo, através 3 grupos de 15 bicos de injeção de óleo, o diâmetro do bico de entrada de óleo é de 1,8 mm. Existem 9 orifícios de retorno de óleo para o rolamento e, em circunstâncias normais, 5 portas e 4 blocos são usados.Esta unidade três em um adota o método de lubrificação forçada de fornecimento centralizado de óleo da estação de óleo lubrificante.
2. Problemas com a tripulação
Em 2018, para atender aos requisitos de emissão de VOC, uma nova unidade de VOC foi adicionada ao dispositivo para tratar o gás residual do reator de oxidação, e o gás residual tratado ainda foi injetado no expansor.Como o sal brometo no gás residual original é oxidado em alta temperatura, existem íons brometo.Para evitar que os íons brometo se condensem e se separem quando o gás residual se expande e atua no expansor, isso causará corrosão por picada no expansor e no equipamento subsequente.Portanto, é necessário aumentar a unidade de expansão.Temperatura de admissão e temperatura de exaustão do lado de alta pressão e do lado de baixa pressão (ver Tabela 1).
Tabela 1 Lista de temperaturas operacionais na entrada e saída do expansor antes e depois da transformação de VOC
| NÃO. | Alteração de parâmetro | Transformação do antigo | Depois da transformação |
| 1 | Temperatura do ar de admissão lateral de alta pressão | 175°C | 190°C |
| 2 | Temperatura de exaustão lateral de alta pressão | 80 ℃ | 85°C |
| 3 | Temperatura do ar de admissão lateral de baixa pressão | 175°C | 195°C |
| 4 | Temperatura de exaustão lateral de baixa pressão | 45ºC | 65°C |
Antes da transformação VOC, a temperatura do rolamento do lado sem impulsor na extremidade de baixa pressão permanecia estável em cerca de 80°C (a temperatura de alarme do rolamento aqui é 110°C e a alta temperatura é 120°C).Depois que a transformação de VOC foi iniciada em 6 de janeiro de 2019, a temperatura do lado sem impulsor na extremidade de baixa pressão do expansor aumentou lentamente, e a temperatura mais alta ficou próxima da temperatura mais alta relatada de 120°C, mas o os parâmetros de vibração não mudaram significativamente durante este período (ver Figura 2).
Fig. 2 Diagrama da vazão do expansor e vibração e temperatura do eixo lateral não acionado
1 – linha de fluxo 2 – linha final sem acionamento 3 – linha de vibração do eixo sem acionamento
3. Análise de causa e método de tratamento
Depois de verificar e analisar a tendência de flutuação de temperatura dos rolamentos da turbina a vapor e eliminar os problemas de exibição do instrumento no local, flutuações do processo, transmissão estática do desgaste das escovas da turbina a vapor, flutuações na velocidade do equipamento e qualidade das peças, as principais razões para as flutuações de temperatura dos rolamentos são:
3.1 Razões para o aumento de temperatura do rolamento lateral sem impulsor na extremidade de baixa pressão do expansor
3.1.1 A inspeção de desmontagem constatou que a distância entre o rolamento e o eixo e a folga de engate dos dentes da engrenagem estavam normais.Exceto pelo verniz suspeito na superfície do rolamento do lado sem impulsor, na extremidade de baixa pressão do expansor (ver Figura 3), nenhuma anormalidade foi encontrada em outros rolamentos.
Figura 3 Imagem física do rolamento da extremidade sem acionamento e par cinemático do expansor
3.1.2 Como o óleo lubrificante foi substituído há menos de um ano, a qualidade do óleo passou no teste antes de dirigir.Para tirar dúvidas, a empresa enviou o óleo lubrificante para uma empresa profissional para testes e análises.A empresa profissional confirma que a fixação na superfície do rolamento é um verniz precoce, MPC (índice de propensão ao verniz) (ver Figura 4)
Figura 4 Relatório de análise de tecnologia de monitoramento de petróleo emitido por tecnologia profissional de monitoramento de petróleo
3.1.3 O óleo lubrificante utilizado no expansor é o óleo de turbina Shell Turbo nº 46 (óleo mineral).Quando o óleo mineral está em alta temperatura, o óleo lubrificante é oxidado e os produtos da oxidação se acumulam na superfície da bucha do rolamento para formar um verniz.O óleo lubrificante mineral é composto principalmente de substâncias hidrocarbonadas, que são relativamente estáveis à temperatura ambiente e a baixas temperaturas.No entanto, se algumas moléculas de hidrocarbonetos (mesmo um número muito pequeno) sofrerem reações de oxidação a altas temperaturas, outras moléculas de hidrocarbonetos também sofrerão reações em cadeia, o que é uma característica das reações em cadeia de hidrocarbonetos.
3.1.4 Os técnicos do equipamento conduziram investigações em torno do suporte do corpo do equipamento, da tensão de frio das tubulações de entrada e saída, da detecção de vazamentos do sistema de óleo e da integridade da sonda de temperatura.E substituí um conjunto de rolamentos na extremidade sem acionamento do lado de baixa pressão do expansor, mas depois de dirigir por um mês, a temperatura ainda atingiu 110 ℃, e então houve grandes flutuações na vibração e na temperatura.Vários ajustes foram feitos para se aproximar das condições pré-retrofit, mas quase sem nenhum efeito (ver Figura 5).
Figura 5 Gráfico de tendência dos indicadores relacionados de 13 de fevereiro a 29 de março
o fabricante MAN Turbo, nas atuais condições de trabalho do expansor, se o volume de ar de admissão for estável em 120 t/h, a potência de saída é de 8.000 kW, que é relativamente próxima da potência de saída do projeto original de 7.990 kW em condições normais de trabalho;Quando o volume de ar é de 1 30 t/h, a potência de saída é de 8.680 kW;se o volume de ar de admissão for 1.46 t/h, a potência de saída será 9.660 kW.Como o trabalho realizado pelo lado de baixa pressão representa dois terços do expansor, o lado de baixa pressão do expansor pode ficar sobrecarregado.Quando a temperatura ultrapassa 110 °C, o valor da vibração muda drasticamente, indicando que o verniz recém-formado na superfície do eixo e da bucha do rolamento está arranhado durante este período (ver Figura 6).
Figura 6 Tabela de balanço de potência da unidade de expansão
3.2Análise de mecanismo de problemas existentes
3.2.1 Conforme mostrado na Figura 7, pode-se observar que o ângulo incluído entre a leve direção de vibração do fulcro do bloco de ladrilho e a linha de coordenadas horizontais no sistema de coordenadas é β, o ângulo de balanço do bloco de ladrilho é φ , e o sistema de rolamento da almofada inclinável composto por 5 telhas, quando a telha Quando a almofada é submetida à pressão da película de óleo, uma vez que o fulcro da almofada não é um corpo rígido absoluto, a posição do fulcro da almofada após a deformação por compressão irá produzem um pequeno deslocamento ao longo da direção geométrica da pré-carga devido à rigidez do fulcro, alterando assim a folga do rolamento e a espessura da película de óleo [1] .
Fig.7 Sistema de coordenadas da almofada única do rolamento da almofada basculante
3.2.2 Pode-se observar na Figura 1 que o rotor é uma estrutura de viga cantilever e o impulsor é o principal componente de trabalho.Como o lado do impulsor é o lado de acionamento, quando o gás se expande para realizar o trabalho, o eixo giratório no lado do impulsor fica em estado ideal na bucha do rolamento devido ao efeito do amortecimento do gás, e a folga de óleo permanece normal.No processo de engrenamento e transmissão de torque entre as engrenagens grandes e pequenas, com esta como fulcro, o movimento livre radial do eixo lateral sem impulsor será limitado sob condições de sobrecarga, e a pressão do filme lubrificante será maior do que a de outros rolamentos, tornando este local lubrificado. A rigidez do filme aumenta, a taxa de renovação do filme de óleo diminui e o calor de fricção aumenta, resultando em um verniz.
3.2.3 O verniz no óleo é produzido principalmente em três formas: oxidação do óleo, “microcombustão” do óleo e descarga local em alta temperatura.O verniz deve ser causado pela “microcombustão” do óleo.O mecanismo é o seguinte: uma certa quantidade de ar (geralmente inferior a 8%) será dissolvida no óleo lubrificante.Quando o limite de solubilidade é excedido, o ar que entra no óleo existirá no óleo na forma de bolhas suspensas.Depois de entrar no rolamento, a alta pressão faz com que essas bolhas sofram uma rápida compressão adiabática, e a temperatura do fluido aumenta rapidamente para causar “microcombustão” adiabática do óleo, resultando em insolúveis de tamanho extremamente pequeno.Esses insolúveis são polares e tendem a aderir às superfícies metálicas para formar vernizes.Quanto maior a pressão, menor a solubilidade da matéria insolúvel e mais fácil é precipitar e sedimentar para formar um verniz.
3.2.4 Com a formação do verniz, a espessura do filme de óleo no estado não livre é ocupada pelo verniz, e ao mesmo tempo a velocidade de renovação do filme de óleo diminui, e a temperatura aumenta gradativamente, o que aumenta o atrito entre a superfície da bucha do rolamento e o eixo e o verniz depositado causam má dissipação de calor e aumento da temperatura do óleo levam a alta temperatura da bucha do rolamento.No final, o munhão roça no verniz, o que se manifesta em violentas oscilações na vibração do eixo.
3.2.5 Embora o valor MPC do óleo expansor não seja alto, quando há verniz no sistema de óleo lubrificante, a dissolução e precipitação das partículas de verniz no óleo são limitadas devido à capacidade limitada de dissolução do óleo lubrificante as partículas de verniz.É um sistema de equilíbrio dinâmico.Quando atinge um estado saturado, o verniz ficará pendurado no rolamento ou na almofada do rolamento, causando a flutuação da temperatura da almofada do rolamento, o que é um grande perigo oculto que afeta a operação segura.Mas por aderir à almofada do rolamento, é uma das razões para o aumento da temperatura da almofada do rolamento.
4 Medidas e Contramedidas
A remoção do acúmulo de verniz no rolamento pode garantir que o rolamento da unidade funcione a uma temperatura controlada.Por meio de pesquisa e comunicação com diversos fabricantes de equipamentos de remoção de verniz, escolhemos Kunshan Winsonda, que tem bom efeito de uso e reputação de mercado, para produzir adsorção eletrostática WVD-II + adsorção de resina, que é um equipamento composto de remoção de verniz para remover tinta.membrana.
Os purificadores de óleo da série WVD-II combinam efetivamente a tecnologia de purificação por adsorção eletrostática e a tecnologia de troca iônica, resolvem o verniz dissolvido por meio da adsorção de resina e resolvem o verniz precipitado por meio da adsorção eletrostática.Esta tecnologia pode minimizar o conteúdo de lodo em um curto espaço de tempo. Em um curto período de vários dias, o sistema de lubrificação original contendo uma grande quantidade de lodo/verniz pode ser restaurado ao melhor estado operacional, e o problema do lento aumento em a temperatura do mancal axial causada pelo verniz pode ser resolvida.Ele pode efetivamente remover e prevenir a lama de óleo solúvel e não solúvel gerada durante a operação normal da turbina a vapor.
Seus princípios básicos são os seguintes:
4.1 Resina de troca iônica para remover verniz dissolvido
A resina de troca iônica é composta principalmente de duas partes: esqueleto polimérico e grupo de troca iônica.O princípio de adsorção é mostrado na Figura 8,
Figura 8 Princípio de adsorção de resina de interação iônica
O grupo de troca é dividido em uma parte fixa e uma parte móvel.A parte fixa está ligada à matriz polimérica e não pode se mover livremente, tornando-se um íon fixo;a parte móvel e a parte fixa são combinadas por ligações iônicas para se tornarem um íon trocável.Os íons fixos e os íons móveis têm cargas opostas, respectivamente.Na bucha do mancal, a parte móvel se decompõe em íons em movimento livre, que são trocados com outros produtos de degradação com a mesma carga, de modo que se combinam com os íons fixos e são firmemente adsorvidos na base de troca.No grupo, é retirado pelo óleo, verniz dissolvido removido por adsorção de resina de troca iônica.
4.2 Tecnologia de adsorção eletrostática para remover verniz suspenso
A tecnologia de adsorção eletrostática usa principalmente um gerador de alta tensão para gerar um campo eletrostático de alta tensão para polarizar as partículas poluídas no óleo para mostrar cargas positivas e negativas, respectivamente.As partículas neutras são comprimidas e movidas pelas partículas carregadas e, finalmente, todas as partículas são adsorvidas e fixadas no coletor (ver Figura 9).
Figura 8 Princípio da tecnologia de adsorção eletrostática
A tecnologia eletrostática de limpeza de óleo pode remover todos os poluentes insolúveis, incluindo impurezas particuladas e verniz suspenso produzido pela degradação do óleo.No entanto, os elementos filtrantes tradicionais só podem remover partículas grandes com a precisão correspondente e é difícil remover partículas submicrométricas nível de verniz suspenso.
Este sistema pode resolver completamente o verniz precipitado e depositado na almofada do rolamento, resolvendo assim completamente a influência da temperatura da almofada do rolamento e das mudanças de vibração causadas pelo verniz, para que a unidade possa funcionar de forma estável por um longo período de tempo.
5. Conclusão
A unidade de remoção de verniz WSD WVD-II foi colocada em uso, através de dois anos de observação de operação, a temperatura do rolamento sempre foi mantida em torno de 90°C, e a unidade permaneceu em operação normal.Foi encontrada uma película de verniz (ver Figura 10).
A imagem física da desmontagem do rolamento após a instalação da remoção de verniz
equipamento
referências:
[1] Liu Siyong, Xiao Zhonghui, Yan Zhiyong e Chen Zhujie.Simulação numérica e pesquisa experimental sobre as características dinâmicas de rolamentos de pivô elásticos e amortecedores de almofadas basculantes [J].Jornal Chinês de Engenharia Mecânica, outubro de 2014, 50(19):88.
Horário da postagem: 13 de dezembro de 2022