Departemen Manajemen Peralatan, Sinopec Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd.211900
Abstrak: Makalah ini menganalisis penyebab abnormal dari unit turbo expander besar, mengedepankan serangkaian tindakan untuk memecahkan masalah, dan memahami titik risiko serta tindakan pencegahan dalam pengoperasiannya.Melalui penerapan teknologi penghilangan pernis, potensi bahaya tersembunyi dihilangkan dan keamanan intrinsik unit terjamin.
1. gambaran umum
Unit kompresor udara pabrik PTA berkapasitas 60 t/a milik Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. dilengkapi dengan peralatan dari MAN Turbo Jerman.Unit tersebut merupakan unit three-in-one, dimana unit kompresor udara merupakan unit turbin lima tahap multi poros, turbin uap kondensasi digunakan sebagai mesin penggerak utama unit kompresor udara, dan turbo expander digunakan sebagai mesin penggerak utama unit kompresor udara. digunakan sebagai unit kompresor udara.Mesin penggerak bantu.Ekspander turbo mengadopsi ekspansi dua tahap tinggi dan rendah, masing-masing memiliki lubang hisap dan lubang pembuangan, dan impeler mengadopsi impeler tiga arah (lihat Gambar 1)
Gambar 1 Tampak bagian unit ekspansi (kiri: sisi bertekanan tinggi; kanan: sisi bertekanan rendah)
Parameter kinerja utama turbo expander adalah sebagai berikut:
Kecepatan sisi tekanan tinggi adalah 16583 putaran/menit, dan kecepatan sisi tekanan rendah adalah 9045 putaran/menit;daya total pengenal ekspander adalah 7990 KW, dan laju alirannya adalah 12700-150450-kg/jam;tekanan masuk 1,3Mpa, dan tekanan buang 0,003Mpa.Suhu masuk sisi tekanan tinggi adalah 175°C, dan suhu buang 80°C;suhu masuk pada sisi tekanan rendah adalah 175°C, dan suhu buang adalah 45°C;satu set bantalan miring digunakan di kedua ujung poros roda gigi samping bertekanan tinggi dan bertekanan rendah. Bantalan, masing-masing dengan 5 bantalan, pipa saluran masuk oli dapat memasukkan oli dengan dua cara, dan setiap bantalan memiliki satu lubang saluran masuk oli, melalui 3 kelompok yang terdiri dari 15 nozel injeksi oli, diameter nosel saluran masuk oli adalah 1,8 mm, Ada 9 lubang pengembalian oli untuk bantalan, dan dalam keadaan normal, 5 port dan 4 blok digunakan.Unit tiga-dalam-satu ini mengadopsi metode pelumasan paksa pasokan oli terpusat dari stasiun oli pelumas.
2. Masalah dengan kru
Pada tahun 2018, untuk memenuhi persyaratan emisi VOC, unit VOC baru ditambahkan ke perangkat untuk mengolah gas ekor reaktor oksidasi, dan gas ekor yang telah diolah masih disuntikkan ke dalam expander.Karena garam bromida dalam gas ekor asli dioksidasi pada suhu tinggi, terdapat ion bromida.Untuk mencegah ion bromida mengembun dan terpisah saat tail gas mengembang dan bekerja di expander, maka akan menyebabkan korosi pitting pada expander dan peralatan selanjutnya.Oleh karena itu, perlu dilakukan penambahan unit perluasan.Suhu masuk dan suhu buang sisi bertekanan tinggi dan sisi bertekanan rendah (lihat Tabel 1).
Tabel 1 Daftar temperatur pengoperasian pada inlet dan outlet expander sebelum dan sesudah transformasi VOC
| TIDAK. | Perubahan parameter | Transformasi dari yang pertama | Setelah transformasi |
| 1 | Suhu udara masuk sisi bertekanan tinggi | 175 °C | 190 °C |
| 2 | Temperatur knalpot sisi bertekanan tinggi | 80℃ | 85 °C |
| 3 | Suhu udara masuk sisi bertekanan rendah | 175 °C | 195 °C |
| 4 | Temperatur knalpot samping bertekanan rendah | 45 °C | 65 °C |
Sebelum transformasi VOC, suhu bantalan sisi non-impeller pada ujung tekanan rendah telah stabil pada sekitar 80°C (suhu alarm bantalan di sini adalah 110°C, dan suhu tinggi adalah 120°C).Setelah transformasi VOC dimulai pada tanggal 6 Januari 2019, suhu bantalan sisi non-impeller di ujung tekanan rendah ekspander naik perlahan, dan suhu tertinggi mendekati suhu tertinggi yang dilaporkan yaitu 120°C, namun parameter getaran tidak berubah secara signifikan selama periode ini (lihat Gambar 2).
Gambar 2 Diagram laju aliran expander dan getaran serta suhu poros samping non-penggerak
1 – jalur aliran 2 – jalur ujung non-penggerak 3 – jalur getaran poros non-penggerak
3. Analisis penyebab dan metode pengobatan
Setelah memeriksa dan menganalisis tren fluktuasi suhu bantalan turbin uap, dan menghilangkan masalah tampilan instrumen di tempat, fluktuasi proses, transmisi statis keausan sikat turbin uap, fluktuasi kecepatan peralatan, dan kualitas suku cadang, alasan utama fluktuasi suhu bantalan adalah:
3.1 Alasan kenaikan suhu bantalan samping non-impeller pada ujung bertekanan rendah dari expander
3.1.1 Pemeriksaan pembongkaran menemukan bahwa jarak antara bantalan dan poros serta jarak bebas sambungan gigi roda gigi adalah normal.Kecuali untuk dugaan adanya pernis pada permukaan bantalan sisi non-impeller di ujung bertekanan rendah dari expander (lihat Gambar 3), tidak ada kelainan yang ditemukan pada bantalan lainnya.
Gambar 3 Gambaran fisik bantalan ujung non-penggerak dan pasangan kinematik expander
3.1.2 Karena oli pelumas telah diganti kurang dari setahun, kualitas oli telah lulus uji sebelum dikendarai.Untuk menghilangkan keraguan, perusahaan mengirimkan minyak pelumas ke perusahaan profesional untuk pengujian dan analisis.Perusahaan profesional memastikan bahwa pemasangan pada permukaan bantalan adalah pernis awal, MPC (indeks kecenderungan pernis) (lihat Gambar 4)
Gambar 4 Laporan analisis teknologi pemantauan minyak yang dikeluarkan oleh teknologi profesional pemantauan minyak
3.1.3 Minyak pelumas yang digunakan pada expander adalah minyak turbin Shell Turbo No. 46 (minyak mineral).Ketika minyak mineral berada pada suhu tinggi, minyak pelumas teroksidasi, dan produk oksidasi berkumpul di permukaan semak bantalan untuk membentuk pernis.Minyak pelumas mineral terutama terdiri dari zat hidrokarbon, yang relatif stabil pada suhu kamar dan suhu rendah.Namun jika sebagian (walaupun dalam jumlah yang sangat kecil) molekul hidrokarbon mengalami reaksi oksidasi pada suhu tinggi, molekul hidrokarbon lainnya juga akan mengalami reaksi berantai, yang merupakan ciri khas reaksi berantai hidrokarbon.
3.1.4 Teknisi peralatan melakukan penyelidikan seputar dukungan badan peralatan, tekanan dingin pada pipa saluran masuk dan keluar, deteksi kebocoran sistem oli, dan integritas pemeriksaan suhu.Dan mengganti satu set bantalan di ujung non-penggerak sisi bertekanan rendah dari expander, tetapi setelah mengemudi selama sebulan, suhu masih mencapai 110 ℃, dan kemudian terjadi fluktuasi besar pada getaran dan suhu.Beberapa penyesuaian dilakukan untuk mendekati kondisi pra-retrofit, namun hampir tanpa dampak apa pun (lihat Gambar 5).
Gambar 5 Grafik tren indikator terkait dari 13 Februari hingga 29 Maret
pabrikan MAN Turbo, dalam kondisi kerja expander saat ini, jika volume udara masuk stabil pada 120 t/jam, daya keluarannya adalah 8000kw, yang relatif mendekati daya keluaran desain asli 7990kw dalam kondisi kerja normal;Ketika volume udara 1 30 t/jam, daya keluarannya adalah 8680kw;jika volume udara masuk adalah 1 46 t/jam, daya keluarannya adalah 9660kw.Karena usaha yang dilakukan oleh sisi bertekanan rendah menyumbang dua pertiga dari ekspander, sisi bertekanan rendah dari ekspander mungkin kelebihan beban.Ketika suhu melebihi 110 °C, nilai getaran berubah drastis, menunjukkan bahwa pernis yang baru terbentuk pada permukaan poros dan semak bantalan tergores selama periode ini (lihat Gambar 6).
Gambar 6 Tabel keseimbangan daya unit ekspansi
3.2Analisis Mekanisme Permasalahan yang Ada
3.2.1 Seperti terlihat pada Gambar 7, terlihat bahwa sudut antara arah getaran ringan titik tumpu balok ubin dengan garis koordinat mendatar pada sistem koordinat adalah , sudut ayunan balok ubin adalah φ , dan sistem bantalan bantalan miring yang terdiri dari 5 ubin, ketika ubin Ketika bantalan terkena tekanan lapisan oli, karena titik tumpu bantalan bukanlah benda kaku mutlak, posisi titik tumpu bantalan setelah deformasi kompresi akan menghasilkan perpindahan kecil sepanjang arah geometrik preload akibat kekakuan titik tumpu, sehingga mengubah jarak bebas bantalan dan ketebalan lapisan oli [1] .
Gbr.7 Sistem koordinat bantalan bantalan miring tunggal
3.2.2 Pada Gambar 1 terlihat bahwa rotor merupakan struktur balok kantilever, dan impeler merupakan komponen kerja utama.Karena sisi impeler merupakan sisi penggerak, maka ketika gas memuai untuk melakukan kerja, poros putar pada sisi impeler berada dalam keadaan ideal pada semak bantalan akibat efek redaman gas, dan celah oli tetap normal.Dalam proses penyatuan dan transmisi torsi antara roda gigi besar dan kecil, dengan ini sebagai titik tumpu, pergerakan bebas radial dari poros samping non-impeller akan dibatasi dalam kondisi beban berlebih, dan tekanan film pelumasnya lebih tinggi daripada tekanan film pelumas lainnya. bantalan, membuat tempat ini terlumasi. Kekakuan film meningkat, laju pembaruan lapisan oli menurun, dan panas gesekan meningkat, sehingga menghasilkan pernis.
3.2.3 Pernis dalam minyak terutama diproduksi dalam tiga bentuk: oksidasi minyak, “pembakaran mikro” minyak, dan pelepasan suhu tinggi lokal.Pernis seharusnya disebabkan oleh “pembakaran mikro” minyak.Mekanismenya adalah sebagai berikut: sejumlah udara (umumnya kurang dari 8%) akan terlarut dalam minyak pelumas.Bila batas kelarutan terlampaui maka udara yang masuk ke dalam minyak akan ada di dalam minyak dalam bentuk gelembung-gelembung tersuspensi.Setelah memasuki bantalan, tekanan tinggi menyebabkan gelembung-gelembung ini mengalami kompresi adiabatik yang cepat, dan suhu fluida meningkat dengan cepat menyebabkan “pembakaran mikro” adiabatik pada minyak, sehingga menghasilkan zat-zat tak larut yang berukuran sangat kecil.Zat yang tidak larut ini bersifat polar dan cenderung menempel pada permukaan logam untuk membentuk pernis.Semakin besar tekanan, semakin rendah kelarutan bahan yang tidak larut, dan semakin mudah untuk mengendap dan mengendap membentuk pernis.
3.2.4 Dengan terbentuknya pernis, ketebalan lapisan minyak dalam keadaan tidak bebas ditempati oleh pernis, dan pada saat yang sama kecepatan pembaruan lapisan minyak menurun, dan suhu meningkat secara bertahap, yang mana meningkat gesekan antara permukaan semak bantalan dan poros, dan pernis yang diendapkan menyebabkan pembuangan panas yang buruk dan kenaikan suhu oli menyebabkan suhu semak bantalan tinggi.Pada akhirnya, jurnal bergesekan dengan pernis, yang dimanifestasikan dalam fluktuasi hebat pada getaran poros.
3.2.5 Walaupun nilai MPC oli expander tidak tinggi, namun bila terdapat pernis pada sistem oli pelumas, pelarutan dan pengendapan partikel pernis pada oli akan terbatas karena terbatasnya kemampuan oli pelumas untuk larut. partikel pernis.Ini adalah sistem keseimbangan dinamis.Ketika mencapai keadaan jenuh, pernis akan menempel pada bantalan atau bantalan bantalan, menyebabkan fluktuasi suhu pada bantalan bantalan, yang merupakan bahaya besar yang tersembunyi yang mempengaruhi keselamatan pengoperasian.Namun karena menempel pada bantalan bantalan, hal tersebut menjadi salah satu penyebab naiknya suhu bantalan bantalan.
4 Tindakan dan Penanggulangan
Menghilangkan akumulasi pernis pada bantalan dapat memastikan bahwa bantalan unit bekerja pada suhu yang terkendali.Melalui penelitian dan komunikasi dengan banyak produsen peralatan penghapus pernis, kami memilih Kunshan Winsonda, yang memiliki efek penggunaan dan reputasi pasar yang baik, untuk memproduksi adsorpsi elektrostatis + adsorpsi resin WVD-II, yang merupakan peralatan penghapus pernis majemuk untuk menghilangkan cat.selaput.
Pemurni minyak seri WVD-II secara efektif menggabungkan teknologi pemurnian adsorpsi elektrostatik dan teknologi pertukaran ion, memecahkan pernis terlarut melalui adsorpsi resin, dan memecahkan pernis yang diendapkan melalui adsorpsi elektrostatik.Teknologi ini dapat meminimalkan kandungan lumpur dalam waktu singkat, Dalam waktu singkat beberapa hari, sistem pelumasan asli yang mengandung lumpur/pernis dalam jumlah besar dapat dikembalikan ke kondisi pengoperasian terbaik, dan masalah kenaikan lambat dalam suhu bantalan dorong yang disebabkan oleh pernis dapat diatasi.Ini dapat secara efektif menghilangkan dan mencegah lumpur minyak larut dan tidak larut yang dihasilkan selama pengoperasian normal turbin uap.
Prinsip utamanya adalah sebagai berikut:
4.1 Resin penukar ion untuk menghilangkan pernis terlarut
Resin penukar ion terutama terdiri dari dua bagian: kerangka polimer dan kelompok penukar ion.Prinsip adsorpsi ditunjukkan pada Gambar 8,
Gambar 8 Prinsip adsorpsi resin interaksi ion
Kelompok pertukaran dibagi menjadi bagian tetap dan bagian bergerak.Bagian tetap terikat pada matriks polimer dan tidak dapat bergerak bebas, dan menjadi ion tetap;bagian yang bergerak dan bagian yang diam digabungkan melalui ikatan ionik menjadi ion yang dapat ditukar.Ion tetap dan ion bergerak mempunyai muatan yang berlawanan.Pada semak bantalan, bagian yang bergerak terurai menjadi ion-ion yang bergerak bebas, yang bertukar dengan produk degradasi lainnya dengan muatan yang sama, sehingga mereka bergabung dengan ion-ion tetap dan teradsorpsi dengan kuat pada basis pertukaran.Pada kelompoknya, ia diambil oleh minyak, pernis terlarut dihilangkan dengan adsorpsi resin penukar ion.
4.2 Teknologi adsorpsi elektrostatis untuk menghilangkan pernis yang tersuspensi
Teknologi adsorpsi elektrostatik terutama menggunakan generator tegangan tinggi untuk menghasilkan medan elektrostatik tegangan tinggi untuk mempolarisasi partikel yang tercemar dalam minyak untuk menunjukkan muatan positif dan negatif.Partikel netral terjepit dan digerakkan oleh partikel bermuatan, dan akhirnya semua partikel teradsorpsi dan menempel pada kolektor (lihat Gambar 9).
Gambar 8 Prinsip teknologi adsorpsi elektrostatik
Teknologi pembersihan oli elektrostatis dapat menghilangkan semua polutan yang tidak larut, termasuk kotoran partikulat dan pernis tersuspensi yang dihasilkan oleh degradasi oli.Namun, elemen filter tradisional hanya dapat menghilangkan partikel besar dengan presisi yang sesuai, dan sulit untuk menghilangkan submikron pernis tersuspensi tingkat.
Sistem ini dapat sepenuhnya mengatasi pernis yang diendapkan dan diendapkan pada bantalan bantalan, sehingga sepenuhnya mengatasi pengaruh suhu bantalan bantalan dan perubahan getaran yang disebabkan oleh pernis, sehingga unit dapat bekerja dengan stabil untuk jangka waktu yang lama.
5. Kesimpulan
Unit penghilang pernis WSD WVD-II mulai digunakan, melalui pengamatan pengoperasian selama dua tahun, suhu bantalan selalu dijaga pada sekitar 90°C, dan unit tetap beroperasi normal.Sebuah film pernis ditemukan (lihat Gambar 10) .
Gambaran fisik pembongkaran bearing setelah pemasangan vernis removal
peralatan
referensi:
[1] Liu Siyong, Xiao Zhonghui, Yan Zhiyong, dan Chen Zhujie.Simulasi numerik dan penelitian eksperimental tentang karakteristik dinamis bantalan bantalan miring elastis dan redaman [J].Jurnal Teknik Mesin Tiongkok, Oktober 2014, 50(19):88.
Waktu posting: 13 Des-2022