کاربرد موفقیت آمیز فناوری تصفیه لاک زدایی در واحدهای بزرگ پتروشیمی

بخش مدیریت تجهیزات، شرکت فیبر شیمیایی Sinopec Yizheng، آموزشی ویبولیتین 211900

خلاصه: این مقاله علل غیرعادی واحدهای بزرگ توربو را تجزیه و تحلیل می کند، مجموعه ای از اقدامات را برای حل مشکلات ارائه می دهد و نقاط خطر و اقدامات پیشگیرانه عملیات را درک می کند.با استفاده از فناوری حذف لاک، خطرات پنهان احتمالی از بین رفته و ایمنی ذاتی دستگاه تضمین می شود.

1. بررسی اجمالی

واحد کمپرسور هوا کارخانه 60 تن در یک PTA شرکت Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. مجهز به تجهیزات MAN Turbo آلمان است.این واحد یک واحد سه در یک است که در آن واحد کمپرسور هوا یک واحد توربین پنج مرحله‌ای چند محوره است، توربین بخار چگالشی به عنوان ماشین محرک اصلی واحد کمپرسور هوا استفاده می‌شود و توربو اکسپندر به عنوان واحد کمپرسور هوا استفاده می شود.دستگاه درایو کمکی.انبساط توربو از انبساط دو مرحله‌ای بالا و پایین استفاده می‌کند، هر کدام دارای یک درگاه مکش و یک درگاه اگزوز هستند، و پروانه از یک پروانه سه طرفه استفاده می‌کند (شکل 1 را ببینید).

شکل 1 نمای مقطعی واحد انبساط (چپ: سمت فشار بالا؛ سمت راست: سمت فشار کم)

پارامترهای اصلی عملکرد توربو اکسپندر به شرح زیر است:

سرعت جانبی فشار بالا 16583 دور در دقیقه و سرعت جانبی فشار پایین 9045 دور در دقیقه است.توان کل نامی منبسط کننده 7990 کیلو وات و سرعت جریان 12700-150450 کیلوگرم در ساعت است.فشار ورودی 1.3 مگاپاسکال و فشار اگزوز 0.003 مگاپاسکال است.دمای ورودی سمت پرفشار 175 درجه سانتیگراد و دمای خروجی اگزوز 80 درجه سانتیگراد است.دمای ورودی سمت کم فشار 175 درجه سانتیگراد و دمای اگزوز 45 درجه سانتیگراد است.مجموعه ای از لنت های کج در هر دو انتهای شفت دنده جانبی فشار قوی و کم فشار استفاده می شود، هر کدام دارای 5 لنت، خط لوله ورودی روغن می تواند از دو طریق وارد روغن شود و هر یاتاقان دارای یک سوراخ ورودی روغن است. 3 گروه 15 تایی نازل تزریق روغن، قطر نازل ورودی روغن 1.8 میلی متر، 9 سوراخ برگشت روغن برای یاتاقان وجود دارد و در شرایط عادی از 5 پورت و 4 بلوک استفاده می شود.این واحد سه در یک از روش روانکاری اجباری عرضه متمرکز روغن از ایستگاه روغن‌کاری استفاده می‌کند.

2. مشکلات خدمه

در سال 2018، به منظور برآورده کردن الزامات انتشار VOC، یک واحد VOC جدید برای تصفیه گاز دم راکتور اکسیداسیون به دستگاه اضافه شد و گاز دنباله تصفیه شده همچنان به منبسط کننده تزریق می شد.از آنجایی که نمک برمید موجود در گاز دم اصلی در دمای بالا اکسید می شود، یون های برمید وجود دارد.به منظور جلوگیری از متراکم شدن و جدا شدن یون های برومید هنگام انبساط و کارکردن گاز دنباله در منبسط کننده، باعث خوردگی حفره ای در منبسط کننده و تجهیزات بعدی می شود.بنابراین افزایش واحد انبساط ضروری است.دمای ورودی و دمای خروجی سمت فشار بالا و سمت فشار پایین (جدول 1 را ببینید).

جدول 1 فهرست دماهای عملیاتی در ورودی و خروجی منبسط کننده قبل و بعد از تبدیل VOC

قبل از تبدیل VOC، دمای یاتاقان جانبی غیر پروانه در انتهای فشار پایین در حدود 80 درجه سانتیگراد ثابت بوده است (دمای زنگ بلبرینگ در اینجا 110 درجه سانتیگراد و دمای بالا 120 درجه سانتیگراد است).پس از شروع تبدیل VOC در 6 ژانویه 2019، دمای یاتاقان سمت غیر پروانه در انتهای فشار پایین منبسط کننده به آرامی افزایش یافت و بالاترین دما نزدیک به بالاترین دمای گزارش شده 120 درجه سانتیگراد بود، اما پارامترهای ارتعاش به طور قابل توجهی در این دوره تغییر نکردند (شکل 2 را ببینید).

شکل 2 نمودار سرعت جریان منبسط کننده و ارتعاش و دما شافت جانبی غیر محرک

1 - خط جریان 2 - خط انتهایی غیر محرک 3 - خط ارتعاش محور غیر محرک

3. تجزیه و تحلیل علت و روش درمان

پس از بررسی و تجزیه و تحلیل روند نوسانات دمایی یاتاقان های توربین بخار و رفع مشکلات نمایش ابزار در محل، نوسانات فرآیند، انتقال استاتیکی سایش برس توربین بخار، نوسانات سرعت تجهیزات و کیفیت قطعات، دلایل اصلی نوسانات دمای بلبرینگ هستند:

3.1 دلایل افزایش دمای یاتاقان جانبی غیر پروانه در انتهای فشار پایین منبسط کننده

3.1.1 بازرسی جداسازی قطعات نشان داد که فاصله بین یاتاقان و شفت و فاصله مش بندی دندانه های چرخ دنده طبیعی است.به جز لاک مشکوک بر روی سطح یاتاقان جانبی غیر پروانه در انتهای فشار پایین منبسط کننده (شکل 3 را ببینید)، هیچ گونه ناهنجاری در یاتاقان های دیگر یافت نشد.

شکل 3 تصویر فیزیکی یاتاقان انتهایی غیر محرک و جفت سینماتیک منبسط کننده

3.1.2 از آنجایی که روغن روان کننده کمتر از یک سال است که تعویض شده است، کیفیت روغن قبل از رانندگی آزمایش شده است.این شرکت به منظور رفع شبهات، روغن روان کننده را برای آزمایش و آنالیز به یک شرکت حرفه ای ارسال کرد.شرکت حرفه ای تأیید می کند که چسب روی سطح یاتاقان یک لاک اولیه، MPC (شاخص تمایل لاک) است (شکل 4 را ببینید).

شکل 4 گزارش تجزیه و تحلیل فناوری نظارت بر نفت صادر شده توسط فناوری حرفه ای نظارت بر نفت

3.1.3 روغن روان کننده استفاده شده در منبسط کننده، روغن توربین Shell Turbo شماره 46 (روغن معدنی) است.هنگامی که روغن معدنی در دمای بالا قرار دارد، روغن روان کننده اکسید می شود و محصولات اکسیداسیون روی سطح بوش یاتاقان جمع می شوند و لاک را تشکیل می دهند.روغن روان کننده معدنی عمدتاً از مواد هیدروکربنی تشکیل شده است که در دمای اتاق و دمای پایین نسبتاً پایدار هستند.با این حال، اگر برخی (حتی تعداد بسیار کمی) از مولکول های هیدروکربن تحت واکنش های اکسیداسیون در دماهای بالا قرار گیرند، سایر مولکول های هیدروکربنی نیز تحت واکنش های زنجیره ای قرار می گیرند که از ویژگی های واکنش های زنجیره ای هیدروکربنی است.

3.1.4 تکنسین های تجهیزات بررسی هایی را در مورد پشتیبانی بدنه تجهیزات، تنش سرد خطوط لوله ورودی و خروجی، تشخیص نشت سیستم روغن و یکپارچگی کاوشگر دما انجام دادند.و مجموعه ای از یاتاقان ها را در انتهای غیر محرک سمت کم فشار منبسط کننده جایگزین کرد، اما پس از یک ماه رانندگی، دما همچنان به 110 درجه سانتیگراد رسید و سپس نوسانات زیادی در لرزش و دما وجود داشت.تنظیمات متعددی برای نزدیک شدن به شرایط پیش از مقاوم سازی انجام شد، اما تقریباً بدون هیچ تأثیری (شکل 5 را ببینید).

نمودار 5 نمودار روند شاخص های مرتبط از 13 فوریه تا 29 مارس

سازنده MAN Turbo، در شرایط کار فعلی منبسط کننده، اگر حجم هوای ورودی در 120 تن در ساعت پایدار باشد، توان خروجی 8000 کیلووات است، که نسبتا نزدیک به توان خروجی اولیه 7990 کیلووات در شرایط کاری عادی است.هنگامی که حجم هوا 130 تن در ساعت است، توان خروجی 8680 کیلووات است.اگر حجم هوای ورودی 146 تن در ساعت باشد، توان خروجی 9660 کیلووات است.از آنجایی که کار انجام شده توسط سمت کم فشار دو سوم منبسط کننده را تشکیل می دهد، قسمت کم فشار انبساط ممکن است بیش از حد بارگذاری شود.هنگامی که دما از 110 درجه سانتیگراد تجاوز می کند، مقدار ارتعاش به شدت تغییر می کند، که نشان می دهد لاک تازه تشکیل شده روی سطح شفت و بوش یاتاقان در این مدت خراشیده شده است (شکل 6 را ببینید).

شکل 6 جدول تعادل توان واحد انبساط

3.2تجزیه و تحلیل مکانیزم مشکلات موجود

3.2.1 همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است، می توان دید که زاویه شامل شده بین جهت ارتعاش خفیف تکیه گاه بلوک کاشی و خط مختصات افقی در سیستم مختصات β است، زاویه نوسان بلوک کاشی φ است. و سیستم بلبرینگ لنت متشکل از 5 کاشی، هنگامی که کاشی تحت فشار لایه روغن قرار می گیرد، از آنجایی که تکیه گاه پد یک بدنه کاملا سفت و سخت نیست، موقعیت تکیه گاه پد پس از تغییر شکل فشاری خواهد بود. به دلیل سفتی تکیه گاه، یک جابجایی کوچک در امتداد جهت پیش بار هندسی ایجاد می کند، در نتیجه فاصله یاتاقان و ضخامت لایه روغن را تغییر می دهد [1]^] .

Fig.7 سیستم مختصات تک پد یاتاقان لنت کج

3.2.2 از شکل 1 می توان دید که روتور یک سازه تیر کنسولی است و پروانه جزء اصلی کار است.از آنجایی که سمت پروانه سمت محرکه است، هنگامی که گاز برای انجام کار منبسط می شود، شفت چرخان سمت پروانه به دلیل اثر میرایی گاز در حالت ایده آل در بوش یاتاقان قرار می گیرد و شکاف روغن عادی می ماند.در فرآیند مش بندی و انتقال گشتاور بین چرخ دنده های بزرگ و کوچک، با این به عنوان تکیه گاه، حرکت آزاد شعاعی محور جانبی غیر پروانه تحت شرایط اضافه بار محدود می شود و فشار فیلم روان کننده آن بالاتر از سایرین است. یاتاقان‌ها، این محل را روغن کاری می‌کند. سفتی فیلم افزایش می‌یابد، سرعت تجدید فیلم روغن کاهش می‌یابد و حرارت اصطکاک افزایش می‌یابد و در نتیجه لاک ایجاد می‌شود.

3.2.3 لاک موجود در روغن عمدتاً به سه شکل تولید می‌شود: اکسیداسیون روغن، «میکرو احتراق» روغن، و تخلیه موضعی با دمای بالا.لاک باید به دلیل "میکرو احتراق" روغن ایجاد شود.مکانیسم به شرح زیر است: مقدار معینی از هوا (به طور کلی کمتر از 8٪) در روغن روان کننده حل می شود.هنگامی که از حد حلالیت فراتر رود، هوای ورودی به روغن به صورت حباب های معلق در روغن وجود خواهد داشت.پس از ورود به یاتاقان، فشار بالا باعث می‌شود که این حباب‌ها تحت فشرده‌سازی سریع آدیاباتیک قرار گیرند و دمای سیال به سرعت بالا می‌رود و باعث "ریز احتراق" روغن آدیاباتیک می‌شود و در نتیجه مواد نامحلول در اندازه بسیار کوچک ایجاد می‌شود.این مواد نامحلول قطبی هستند و تمایل دارند به سطوح فلزی بچسبند تا لاک ایجاد کنند.هر چه فشار بیشتر باشد، حلالیت ماده نامحلول کمتر می شود و رسوب و ته نشین شدن آن برای تشکیل لاک آسان تر است.

3.2.4 با تشکیل لاک، ضخامت لایه روغن در حالت غیر آزاد توسط لاک اشغال می شود و در عین حال سرعت تجدید فیلم روغن کاهش می یابد و دما به تدریج افزایش می یابد که افزایش می یابد. اصطکاک بین سطح بوش یاتاقان و شافت و لاک رسوب‌شده باعث اتلاف حرارت ضعیف و افزایش دمای روغن منجر به بالا رفتن دمای بوش یاتاقان می‌شود.در پایان، ژورنال به لاک می مالد، که در نوسانات شدید در ارتعاش شفت ظاهر می شود.

3-2-5 اگرچه مقدار MPC روغن منبسط کننده زیاد نیست، اما هنگامی که لاک در سیستم روغن روانکار وجود دارد، به دلیل توانایی محدود روغن روان کننده برای حل شدن، انحلال و رسوب ذرات لاک در روغن محدود می شود. ذرات لاکاین یک سیستم تعادل پویا است.هنگامی که به حالت اشباع می رسد، لاک روی یاتاقان یا لنت یاتاقان آویزان می شود و باعث نوسان دمای لنت بلبرینگ می شود که یک خطر پنهان اصلی است که بر عملکرد ایمن تأثیر می گذارد.اما چون به لنت بلبرینگ می چسبد یکی از دلایل افزایش دمای لنت بلبرینگ است.

4 اقدامات و اقدامات متقابل

از بین بردن تجمع لاک روی بلبرینگ می تواند اطمینان حاصل کند که یاتاقان واحد در دمای کنترل شده کار می کند.از طریق تحقیق و ارتباط با بسیاری از تولید کنندگان تجهیزات حذف لاک، ما Kunshan Winsonda را که دارای اثر استفاده خوب و شهرت بازار است، برای تولید جذب الکترواستاتیک WVD-II + جذب رزین که یک تجهیزات حذف لاک ترکیبی برای حذف رنگ است، انتخاب کردیم.غشاء.

تصفیه‌کننده‌های روغن سری WVD-II به طور مؤثری فناوری تصفیه جذب الکترواستاتیک و فناوری تبادل یونی را ترکیب می‌کنند، لاک محلول را از طریق جذب رزین حل می‌کنند و لاک رسوب‌شده را از طریق جذب الکترواستاتیکی حل می‌کنند.این فناوری می‌تواند محتوای لجن را در مدت زمان کوتاهی به حداقل برساند، در مدت کوتاهی چند روزه، سیستم روغن‌کاری اولیه حاوی مقدار زیادی لجن/لاک را می‌توان به بهترین حالت بازگرداند و مشکل افزایش آهسته در دمای یاتاقان رانش ناشی از لاک را می توان حل کرد.این می تواند به طور موثری از لجن محلول و غیر محلول نفت تولید شده در طول عملکرد عادی توربین بخار جلوگیری کند.

اصول اصلی آن به شرح زیر است:

4.1 رزین تبادل یونی برای حذف لاک حل شده

رزین تبادل یونی عمدتاً از دو بخش تشکیل شده است: اسکلت پلیمری و گروه تبادل یونی.اصل جذب در شکل 8 نشان داده شده است.

شکل 8 اصل جذب رزین برهمکنش یونی

گروه مبادله به یک قسمت ثابت و یک قسمت متحرک تقسیم می شود.قسمت ثابت روی ماتریس پلیمری بسته می شود و نمی تواند آزادانه حرکت کند و تبدیل به یک یون ثابت می شود.قسمت متحرک و قسمت ثابت توسط پیوندهای یونی ترکیب شده و تبدیل به یک یون مبادله می شوند.یونهای ثابت و یونهای متحرک به ترتیب دارای بارهای مخالف هستند.در بوش یاتاقان، قسمت متحرک به یون‌هایی که آزادانه حرکت می‌کنند تجزیه می‌شود، این یون‌ها با سایر محصولات تخریب با همان بار تبادل می‌کنند، به طوری که با یون‌های ثابت ترکیب می‌شوند و محکم روی پایه تبادل جذب می‌شوند.روی گروه، توسط روغن، لاک حل شده با جذب رزین تبادل یونی حذف می شود.

4.2 فناوری جذب الکترواستاتیک برای حذف لاک معلق

فناوری جذب الکترواستاتیک عمدتاً از یک ژنراتور ولتاژ بالا برای تولید یک میدان الکترواستاتیک با ولتاژ بالا استفاده می کند تا ذرات آلوده در روغن را قطبی کند تا به ترتیب بارهای مثبت و منفی را نشان دهد.ذرات خنثی توسط ذرات باردار فشرده شده و حرکت می کنند و در نهایت تمام ذرات جذب شده و به کلکتور متصل می شوند (شکل 9 را ببینید).

شکل 8 اصل فناوری جذب الکترواستاتیکی

فناوری تمیز کردن روغن الکترواستاتیک می تواند تمام آلاینده های نامحلول از جمله ناخالصی های ذرات معلق و لاک معلق تولید شده در اثر تخریب روغن را حذف کند.با این حال، عناصر فیلتر سنتی فقط می توانند ذرات بزرگ را با دقت مربوطه حذف کنند و حذف زیر میکرون دشوار است. لاک معلق سطح .

این سیستم می‌تواند لاک رسوب‌شده و رسوب‌شده روی لنت یاتاقان را کاملاً حل کند و از این طریق تأثیر دمای لنت یاتاقان و تغییرات ارتعاش ناشی از لاک را کاملاً حل کند تا دستگاه بتواند برای مدت طولانی به طور پایدار کار کند.

5 نتیجه گیری

واحد حذف لاک WSD WVD-II مورد استفاده قرار گرفت، طی دو سال مشاهده عملیات، دمای بلبرینگ همیشه در حدود 90 درجه سانتیگراد حفظ شده است و واحد در عملکرد عادی باقی مانده است.یک فیلم لاک پیدا شد (شکل 10 را ببینید).

تصویر فیزیکی جداسازی بلبرینگ پس از نصب لاک زدایی

تجهیزات

منابع:

[1] لیو سیونگ، شیائو ژونگهوی، یان ژیونگ و چن ژوجی.شبیه‌سازی عددی و تحقیقات تجربی بر روی ویژگی‌های دینامیکی یاتاقان‌های پد کج‌کننده محوری و میرایی [J].مجله مهندسی مکانیک چینی، اکتبر 2014، 50 (19): 88.