Отдел управления оборудованием, Sinopec Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. 211900
Абстрактный: В этой статье анализируются причины нештатных ситуаций в работе крупных турбодетандерных агрегатов, предлагается ряд мер по решению проблем, а также определяются точки риска и профилактические меры при эксплуатации.За счет применения технологии удаления лака устраняются потенциальные скрытые опасности и обеспечивается искробезопасность агрегата.
1. обзор
Воздушно-компрессорная установка завода ПТА мощностью 60 т/год компании Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. оснащена оборудованием немецкого производства MAN Turbo.Агрегат представляет собой агрегат «три в одном», в котором воздушный компрессорный агрегат представляет собой многовальную пятиступенчатую турбинную установку, в качестве главной приводной машины воздушного компрессорного агрегата используется конденсационная паровая турбина, а турбодетандер – используется в качестве воздушного компрессора.Вспомогательная приводная машина.Турбодетандер использует двухступенчатое расширение высокого и низкого уровня, каждый из которых имеет всасывающее и выпускное отверстия, а рабочее колесо оснащено трехходовым рабочим колесом (см. Рисунок 1).
Рисунок 1. Разрез расширительного блока (слева: сторона высокого давления; справа: сторона низкого давления).
Основные рабочие параметры турбодетандера следующие:
Скорость стороны высокого давления составляет 16583 об/мин, а скорость стороны низкого давления — 9045 об/мин;номинальная суммарная мощность детандера 7990 кВт, расход 12700-150450 кг/ч;давление на входе составляет 1,3 МПа, а давление на выходе — 0,003 МПа.Температура впуска на стороне высокого давления составляет 175°С, температура выхлопа 80°С;температура на впуске стороны низкого давления 175°С, температура выхлопа 45°С;На обоих концах валов шестерни со стороны высокого и низкого давления используется набор наклонных подушек. Подшипники, каждый с 5 подушками, масловпускной трубопровод может поступать в масло двумя способами, и каждый подшипник имеет одно отверстие для впуска масла, через 3 группы по 15 форсунок для впрыска масла, диаметр впускного сопла масла составляет 1,8 мм. Для подшипника имеется 9 отверстий для возврата масла, при нормальных обстоятельствах используются 5 портов и 4 блока.В этом агрегате «три в одном» применяется метод принудительной смазки с централизованной подачей масла из станции смазочного масла.
2. Проблемы с экипажем
В 2018 году для выполнения требований по выбросам ЛОС к устройству очистки хвостовых газов реактора окисления была добавлена новая установка ЛОС, причем очищенные хвостовые газы по-прежнему впрыскивались в детандер.Поскольку бромидная соль в исходных отходящих газах окисляется при высокой температуре, в ней появляются бромид-ионы.Чтобы предотвратить конденсацию и разделение бромид-ионов, когда отходящий газ расширяется и работает в детандере, это может вызвать точечную коррозию детандера и последующего оборудования.Поэтому необходимо увеличить блок расширения.Температура впуска и температура выхлопа на стороне высокого и низкого давления (см. Таблицу 1).
Таблица 1 Список рабочих температур на входе и выходе детандера до и после трансформации ЛОС
| НЕТ. | Изменение параметра | Трансформация бывшего | После трансформации |
| 1 | Температура всасываемого воздуха на стороне высокого давления | 175 °С | 190 °С |
| 2 | Температура выхлопных газов на стороне высокого давления | 80 ℃ | 85 °С |
| 3 | Температура всасываемого воздуха на стороне низкого давления | 175 °С | 195 °С |
| 4 | Температура выхлопных газов на стороне низкого давления | 45 °С | 65 °С |
До преобразования ЛОС температура подшипника со стороны, не связанной с крыльчаткой, на стороне низкого давления была стабильной и составляла около 80°C (сигнальная температура подшипника здесь составляет 110°C, а высокая температура составляет 120°C).После начала преобразования ЛОС 6 января 2019 года температура подшипника со стороны некрыльчатки на стороне низкого давления детандера медленно росла, а самая высокая температура была близка к самой высокой зарегистрированной температуре 120 ° C, но параметры вибрации за этот период существенно не изменились (см. рисунок 2).
Рис. 2. Диаграмма расхода детандера, вибрации и температуры вала неприводной стороны.
1 – линия потока 2 – линия неприводного конца 3 – линия вибрации неприводного вала
3. Анализ причин и метод лечения.
После проверки и анализа тенденции колебаний температуры подшипников паровой турбины и устранения проблем с отображением приборов на месте, технологических колебаний, статической передачи износа щеток паровой турбины, колебаний скорости оборудования и качества деталей, основные причины колебаний температуры подшипников являются:
3.1 Причины повышения температуры подшипника со стороны некрыльчатки на стороне низкого давления расширителя
3.1.1 При разборке установлено, что расстояние между подшипником и валом и зазор зубьев шестерни в норме.За исключением предполагаемого налета на поверхности подшипника со стороны, не связанной с рабочим колесом, на стороне низкого давления расширителя (см. Рисунок 3), в других подшипниках не было обнаружено никаких отклонений.
Рисунок 3 Физическое изображение подшипника неприводной стороны и кинематической пары расширителя
3.1.2 Поскольку смазочное масло было заменено менее года назад, качество масла прошло проверку перед поездкой.Чтобы исключить сомнения, компания отправила смазочное масло в профессиональную компанию для тестирования и анализа.Профессиональная компания подтверждает, что на опорной поверхности нанесен ранний лак MPC (индекс склонности к лакированию) (см. Рисунок 4).
Рисунок 4. Отчет по анализу технологии мониторинга нефти, выпущенный профессиональной технологией мониторинга нефти.
3.1.3 Смазочным маслом, используемым в расширителе, является турбинное масло Shell Turbo № 46 (минеральное масло).Когда минеральное масло нагревается до высокой температуры, смазочное масло окисляется, а продукты окисления собираются на поверхности втулки подшипника, образуя лак.Минеральное смазочное масло в основном состоит из углеводородных веществ, которые относительно стабильны при комнатной и низкой температуре.Однако если некоторые (даже очень небольшое количество) молекул углеводородов претерпевают реакции окисления при высоких температурах, то и другие молекулы углеводородов будут подвергаться цепным реакциям, что характерно для цепных реакций углеводородов.
3.1.4 Специалисты по оборудованию провели исследования по вопросам опоры корпуса оборудования, холодового напряжения впускных и выпускных трубопроводов, обнаружения утечек масляной системы и целостности температурного датчика.И заменил комплект подшипников на неприводном конце стороны низкого давления расширителя, но после месяца езды температура все еще достигала 110 ℃, а затем наблюдались большие колебания вибрации и температуры.Было сделано несколько корректировок, чтобы приблизиться к условиям до модернизации, но почти без какого-либо эффекта (см. Рисунок 5).
Рисунок 5. График трендов связанных индикаторов с 13 февраля по 29 марта.
производитель MAN Turbo при текущих условиях работы детандера, если объем всасываемого воздуха остается стабильным на уровне 120 т/ч, выходная мощность составляет 8000 кВт, что относительно близко к исходной расчетной выходной мощности 7990 кВт при нормальных рабочих условиях;Когда объем воздуха составляет 130 т/ч, выходная мощность составляет 8680 кВт;если объем всасываемого воздуха составляет 1,46 т/ч, выходная мощность составляет 9660 кВт.Поскольку на работу, совершаемую стороной низкого давления, приходится две трети детандера, сторона низкого давления детандера может быть перегружена.Когда температура превышает 110 °C, значение вибрации резко меняется, что указывает на то, что новообразованный лак на поверхности вала и втулки подшипника в этот период царапается (см. Рисунок 6).
Рис. 6 Таблица баланса мощности блока расширения
3.2Анализ механизмов существующих проблем
3.2.1 Как показано на рисунке 7, видно, что угол между направлением небольшой вибрации точки опоры блока плитки и горизонтальной координатной линией в системе координат равен β , угол поворота блока плитки равен φ. и система подшипников наклонной подушки, состоящая из 5 плиток, когда плитка подвергается давлению масляной пленки, поскольку точка опоры подушки не является абсолютно твердым телом, положение точки опоры подушки после деформации сжатия будет за счет жесткости точки опоры производят небольшое смещение в направлении геометрического предварительного натяга, тем самым изменяя зазор подшипника и толщину масляной пленки [1] .
Рис.7 Система координат одинарной опоры поворотного подшипника
3.2.2 Из рисунка 1 видно, что ротор представляет собой консольно-балочную конструкцию, а рабочее колесо является основным рабочим элементом.Поскольку сторона рабочего колеса является ведущей стороной, когда газ расширяется, совершая работу, вращающийся вал на стороне рабочего колеса находится в идеальном состоянии во втулке подшипника из-за эффекта газового демпфирования, а масляный зазор остается нормальным.В процессе зацепления и передачи крутящего момента между большой и малой шестернями, используя ее в качестве точки опоры, свободное радиальное движение вала со стороны некрыльчатки будет ограничено в условиях перегрузки, а давление смазочной пленки у него выше, чем у других подшипники, делая это место смазанным. Жесткость пленки увеличивается, скорость обновления масляной пленки снижается, увеличивается теплота трения, в результате чего образуется нагар.
3.2.3 Лак в масле образуется в основном в трех формах: окисление масла, «микросгорание» масла и локальный высокотемпературный разряд.Лак должен образоваться в результате «микросгорания» масла.Механизм заключается в следующем: определенное количество воздуха (обычно менее 8%) растворяется в смазочном масле.При превышении предела растворимости воздух, попадающий в масло, будет существовать в масле в виде взвешенных пузырьков.После попадания в подшипник высокое давление заставляет эти пузырьки подвергаться быстрому адиабатическому сжатию, а температура жидкости быстро повышается, вызывая адиабатическое «микросгорание» масла, в результате чего образуются нерастворимые вещества чрезвычайно малого размера.Эти нерастворимые вещества полярны и имеют тенденцию прилипать к металлическим поверхностям, образуя лаки.Чем больше давление, тем ниже растворимость нерастворимого вещества и тем легче оно выпадает в осадок и осаждается с образованием лака.
3.2.4 При образовании лака толщина масляной пленки в несвободном состоянии занята лаком, при этом скорость обновления масляной пленки снижается, а температура постепенно повышается, что увеличивает трение между поверхностью втулки подшипника и валом, а также отложения лака вызывают плохой отвод тепла и повышение температуры масла, что приводит к высокой температуре втулки подшипника.В конечном итоге шейка трется о лак, что проявляется в резких колебаниях вибрации вала.
3.2.5 Хотя значение ПДК расширительного масла невелико, при наличии нагара в системе смазочного масла растворение и осаждение частиц лака в масле ограничено из-за ограниченной способности смазочного масла растворяться. частицы лака.Это система динамического баланса.Когда лак достигнет насыщенного состояния, лак будет зависать на подшипнике или подушке подшипника, вызывая колебания температуры подушки подшипника, что представляет собой серьезную скрытую опасность, влияющую на безопасную эксплуатацию.Но поскольку он прилипает к подушке подшипника, это является одной из причин повышения температуры подушки подшипника.
4 Меры и контрмеры
Удаление накопления лака на подшипнике может обеспечить работу подшипника агрегата при контролируемой температуре.Благодаря исследованиям и общению со многими производителями оборудования для удаления лака мы выбрали компанию Kunshan Winsonda, которая имеет хороший эффект использования и рыночную репутацию, для производства электростатической адсорбции + адсорбции смолы WVD-II, которая представляет собой сложное оборудование для удаления лака для удаления краски.мембрана.
Очистители масла серии WVD-II эффективно сочетают в себе технологию электростатической адсорбционной очистки и технологию ионного обмена, растворяют растворенный лак посредством адсорбции смолы и удаляют осажденный лак посредством электростатической адсорбции.Эта технология позволяет минимизировать содержание шлама за короткое время. За короткий период в несколько дней исходная система смазки, содержащая большое количество шлама/лака, может быть восстановлена до наилучшего рабочего состояния, и проблема медленного повышения Температура упорного подшипника, вызванная лаком, может быть решена.Он может эффективно удалять и предотвращать образование растворимых и нерастворимых масляных шламов, образующихся во время нормальной работы паровой турбины.
Ее основные принципы заключаются в следующем:
4.1 Ионообменная смола для удаления растворенного лака
Ионообменная смола в основном состоит из двух частей: полимерного скелета и ионообменной группы.Принцип адсорбции показан на рисунке 8.
Рисунок 8. Принцип адсорбции смолы с ионным взаимодействием.
Группа обмена разделена на неподвижную и подвижную части.Неподвижная часть связана с полимерной матрицей и не может свободно перемещаться и становится фиксированным ионом;подвижная часть и неподвижная часть объединяются ионными связями, образуя обменный ион.Неподвижные ионы и подвижные ионы имеют противоположные заряды соответственно.У подшипниковой втулки подвижная часть распадается на свободно движущиеся ионы, которые обмениваются с другими продуктами распада с тем же зарядом, в результате чего они соединяются с неподвижными ионами и прочно адсорбируются на обменной основе.На группе отводится маслом, растворенный лак удаляется адсорбцией ионообменной смолой.
4.2 Технология электростатической адсорбции для удаления взвешенного лака
Технология электростатической адсорбции в основном использует генератор высокого напряжения для создания электростатического поля высокого напряжения для поляризации загрязненных частиц в масле, чтобы показать положительные и отрицательные заряды соответственно.Нейтральные частицы сжимаются и перемещаются заряженными частицами, и, наконец, все частицы адсорбируются и прикрепляются к коллектору (см. Рисунок 9).
Рисунок 8. Принцип технологии электростатической адсорбции.
Технология электростатической очистки масла позволяет удалить все нерастворимые загрязняющие вещества, включая твердые примеси и взвешенный лак, образующийся в результате разложения масла.Однако традиционные фильтрующие элементы могут удалять только крупные частицы с соответствующей точностью, а субмикронные частицы удалить сложно. ровный подвесной лак .
Эта система может полностью растворить лак, осажденный и отложившийся на подушке подшипника, тем самым полностью устраняя влияние температуры подушки подшипника и изменений вибрации, вызванных лаком, так что устройство может работать стабильно в течение длительного периода времени.
5. Вывод
Установка для снятия лака WSD WVD-II была введена в эксплуатацию, в течение двух лет наблюдения за эксплуатацией температура подшипников всегда поддерживалась на уровне около 90°C, и установка продолжала работать в нормальном режиме.Обнаружена лаковая пленка (см. рисунок 10).
Физическая картина разборки подшипника после установки и снятия лака
оборудование
Рекомендации:
[1] Лю Сиюн, Сяо Чжунхуэй, Ян Чжиюн и Чэнь Чжуцзе.Численное моделирование и экспериментальное исследование динамических характеристик шарнирных упругих и демпфирующих подшипников опрокидывающихся подушек [J].Китайский журнал машиностроения, октябрь 2014 г., 50(19):88.
Время публикации: 13 декабря 2022 г.