Application réussie de la technologie de filtration pour le dévernissage dans les grandes unités pétrochimiques

Département de gestion des équipements, Sinopec Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. 211900

Abstrait: Cet article analyse les causes anormales des grandes unités de turbo-détendeur, propose une série de mesures pour résoudre les problèmes et saisit les points de risque et les mesures préventives de fonctionnement.Grâce à l'application de la technologie de retrait du vernis, les dangers potentiels cachés sont éliminés et la sécurité intrinsèque de l'unité est assurée.

1. Vue d'ensemble

L'unité de compresseur d'air de l'usine PTA de 60 t/a de Yizheng Chemical Fiber Co., Ltd. est équipée d'équipements allemands MAN Turbo.L'unité est une unité trois-en-un, dans laquelle l'unité de compresseur d'air est une unité de turbine à cinq étages à arbres multiples, la turbine à vapeur à condensation est utilisée comme machine d'entraînement principale de l'unité de compresseur d'air et le turbo-détendeur est utilisé comme unité de compresseur d’air.Machine à entraînement auxiliaire.Le turbo-détendeur adopte une expansion à deux étages haute et basse, chacun ayant un orifice d'aspiration et un orifice d'échappement, et la roue adopte une roue à trois voies (voir Figure 1)

Figure 1 Vue en coupe de l'unité d'expansion (à gauche : côté haute pression ; à droite : côté basse pression)

Les principaux paramètres de performance du turboexpanseur sont les suivants :

La vitesse du côté haute pression est de 16 583 tr/min et la vitesse du côté basse pression est de 9 045 tr/min ;la puissance totale nominale du détendeur est de 7 990 kW et le débit est de 12 700 à 150 450 kg/h ;la pression d'entrée est de 1,3 MPa et la pression d'échappement est de 0,003 MPa.La température d'admission du côté haute pression est de 175°C et la température d'échappement est de 80°C ;la température d'admission du côté basse pression est de 175°C et la température d'échappement est de 45°C ;un ensemble de patins inclinables sont utilisés aux deux extrémités des arbres d'engrenages latéraux haute pression et basse pression. Roulements, chacun avec 5 patins, le pipeline d'entrée d'huile peut entrer dans l'huile de deux manières, et chaque roulement a un trou d'entrée d'huile, à travers 3 groupes de 15 buses d'injection d'huile, le diamètre de la buse d'entrée d'huile est de 1,8 mm, il y a 9 trous de retour d'huile pour le roulement et dans des circonstances normales, 5 ports et 4 blocs sont utilisés.Cette unité trois-en-un adopte la méthode de lubrification forcée d'alimentation en huile centralisée depuis la station d'huile lubrifiante.

2. Problèmes avec l'équipage

En 2018, afin de répondre aux exigences d'émission de COV, une nouvelle unité de COV a été ajoutée au dispositif pour traiter les gaz résiduaires du réacteur d'oxydation, et les gaz résiduaires traités étaient toujours injectés dans le détendeur.Étant donné que le sel de bromure présent dans le gaz résiduaire d’origine est oxydé à haute température, il existe des ions bromure.Afin d'empêcher les ions bromure de se condenser et de se séparer lorsque le gaz résiduaire se dilate et fonctionne dans le détendeur, cela provoquera une corrosion par piqûre dans le détendeur et les équipements ultérieurs.Il est donc nécessaire d’augmenter l’unité d’extension.Température d'admission et température d'échappement du côté haute pression et du côté basse pression (voir tableau 1).

Tableau 1 Liste des températures de fonctionnement à l'entrée et à la sortie du détendeur avant et après transformation des COV

Avant la transformation des COV, la température du roulement côté non-roue à l'extrémité basse pression était stable à environ 80°C (la température d'alarme du roulement ici est de 110°C et la température haute est de 120°C).Après le début de la transformation des COV le 6 janvier 2019, la température du palier côté non-turbine à l'extrémité basse pression du détendeur a augmenté lentement, et la température la plus élevée était proche de la température la plus élevée signalée de 120°C, mais la les paramètres de vibration n’ont pas changé de manière significative au cours de cette période (voir Figure 2).

Fig. 2 Diagramme du débit du détendeur, des vibrations et de la température de l'arbre côté opposé à l'entraînement.

1 – conduite d'écoulement 2 – conduite d'extrémité non motrice 3 – conduite de vibration de l'arbre non motrice

3. Analyse des causes et méthode de traitement

Après avoir vérifié et analysé la tendance des fluctuations de température des roulements de turbine à vapeur et éliminé les problèmes d'affichage des instruments sur site, de fluctuations de processus, de transmission statique de l'usure des brosses de turbine à vapeur, de fluctuations de vitesse de l'équipement et de qualité des pièces, les principales raisons des fluctuations de température des roulements sont:

3.1 Raisons de l'échauffement du palier côté non-roue à l'extrémité basse pression du détendeur

3.1.1 L'inspection de démontage a révélé que la distance entre le roulement et l'arbre et le jeu d'engrènement des dents de l'engrenage étaient normaux.À l'exception du vernis suspecté sur la surface d'appui côté non-turbine à l'extrémité basse pression du détendeur (voir Figure 3), aucune anomalie n'a été trouvée dans les autres roulements.

Figure 3 Image physique du roulement de l'extrémité non motrice et de la paire cinématique de l'expandeur

3.1.2 Depuis que l'huile lubrifiante a été remplacée depuis moins d'un an, la qualité de l'huile a réussi le test avant la conduite.Afin d'éliminer les doutes, l'entreprise a envoyé l'huile lubrifiante à une entreprise professionnelle pour test et analyse.L'entreprise professionnelle confirme que la fixation sur la surface d'appui est un vernis précoce, MPC ( Vernis Propensity Index ) (voir Figure 4)

Figure 4 Rapport d'analyse de la technologie de surveillance du pétrole publié par la technologie professionnelle de surveillance du pétrole

3.1.3 L'huile lubrifiante utilisée dans le détendeur est l'huile pour turbine Shell Turbo No. 46 (huile minérale).Lorsque l'huile minérale est à haute température, l'huile lubrifiante est oxydée et les produits d'oxydation se rassemblent à la surface du coussinet pour former un vernis.L'huile lubrifiante minérale est principalement composée de substances hydrocarbonées, qui sont relativement stables à température ambiante et à basse température.Cependant, si certaines molécules d'hydrocarbures (même un très petit nombre) subissent des réactions d'oxydation à haute température, d'autres molécules d'hydrocarbures subiront également des réactions en chaîne, ce qui est une caractéristique des réactions en chaîne d'hydrocarbures.

3.1.4 Les techniciens de l'équipement ont mené des enquêtes autour du support du corps de l'équipement, de la contrainte à froid des canalisations d'entrée et de sortie, de la détection des fuites du système pétrolier et de l'intégrité de la sonde de température.Et j'ai remplacé un jeu de roulements à l'extrémité non motrice du côté basse pression du détendeur, mais après un mois de conduite, la température atteignait toujours 110 ℃, puis il y avait de grandes fluctuations de vibration et de température.Plusieurs ajustements ont été effectués afin de se rapprocher des conditions d'avant rénovation, mais presque sans aucun effet (voir Figure 5).

Figure 5 Graphique de tendance des indicateurs associés du 13 février au 29 mars

le fabricant MAN Turbo, dans les conditions de travail actuelles du détendeur, si le volume d'air d'admission est stable à 120 t/h, la puissance de sortie est de 8 000 kW, ce qui est relativement proche de la puissance de sortie de conception originale de 7 990 kW dans des conditions de travail normales ;Lorsque le volume d'air est de 1,30 t/h, la puissance de sortie est de 8 680 kW ;si le volume d'air d'admission est de 1,46 t/h, la puissance de sortie est de 9660 kW.Étant donné que le travail effectué par le côté basse pression représente les deux tiers du détendeur, le côté basse pression du détendeur peut être surchargé.Lorsque la température dépasse 110 °C, la valeur de vibration change radicalement, indiquant que le vernis nouvellement formé sur la surface de l'arbre et du coussinet est rayé pendant cette période (voir Figure 6).

Figure 6 Tableau de bilan de puissance de l'unité d'extension

3.2Analyse des mécanismes des problèmes existants

3.2.1 Comme le montre la figure 7, on peut voir que l'angle inclus entre la direction de légère vibration du point d'appui du bloc de tuile et la ligne de coordonnées horizontales dans le système de coordonnées est β, l'angle d'oscillation du bloc de tuile est φ , et le système de roulement à patins inclinables composé de 5 dalles, lorsque la dalle Lorsque le patin est soumis à une pression de film d'huile, puisque le point d'appui du patin n'est pas un corps rigide absolu, la position du point d'appui du patin après déformation par compression sera produire un petit déplacement le long de la direction géométrique de précharge en raison de la rigidité du point d'appui, modifiant ainsi le jeu du roulement et l'épaisseur du film d'huile [1^] .

Fig.7 Système de coordonnées d'un patin unique d'un roulement à patins basculants

3.2.2 Il ressort de la figure 1 que le rotor est une structure à poutre en porte-à-faux et que la roue est le principal composant de travail.Étant donné que le côté roue est le côté entraînement, lorsque le gaz se dilate pour effectuer le travail, l'arbre rotatif côté roue est dans un état idéal dans le coussinet en raison de l'effet d'amortissement du gaz, et l'espace d'huile reste normal.Dans le processus d'engrènement et de transmission du couple entre les grands et petits engrenages, avec celui-ci comme point d'appui, le mouvement libre radial de l'arbre côté non-turbine sera limité dans des conditions de surcharge, et la pression de son film lubrifiant est supérieure à celle des autres roulements, rendant cet endroit lubrifié. La rigidité du film augmente, le taux de renouvellement du film d'huile diminue et la chaleur de friction augmente, ce qui entraîne un vernis.

3.2.3 Le vernis contenu dans l'huile est principalement produit sous trois formes : l'oxydation de l'huile, la « micro-combustion » de l'huile et la décharge locale à haute température.Le vernis doit être provoqué par la « micro-combustion » de l’huile.Le mécanisme est le suivant : une certaine quantité d'air (généralement moins de 8 %) sera dissoute dans l'huile lubrifiante.Lorsque la limite de solubilité est dépassée, l’air entrant dans l’huile existera dans l’huile sous forme de bulles en suspension.Après leur entrée dans le roulement, la haute pression provoque une compression adiabatique rapide de ces bulles, et la température du fluide augmente rapidement pour provoquer une « micro-combustion » adiabatique de l'huile, ce qui entraîne des insolubles de très petite taille.Ces insolubles sont polaires et ont tendance à adhérer aux surfaces métalliques pour former des vernis.Plus la pression est élevée, plus la solubilité de la matière insoluble est faible et plus il est facile de précipiter et de sédimenter pour former un vernis.

3.2.4 Avec la formation du vernis, l'épaisseur du film d'huile à l'état non libre est occupée par le vernis, et en même temps la vitesse de renouvellement du film d'huile diminue, et la température augmente progressivement, ce qui augmente le frottement entre la surface du coussinet et l'arbre et le vernis déposé provoquent une mauvaise dissipation thermique et une augmentation de la température de l'huile entraînent une température élevée du coussinet.Au final, le tourillon frotte contre le vernis, ce qui se manifeste par de violentes fluctuations de la vibration de l'arbre.

3.2.5 Bien que la valeur MPC de l'huile d'expansion ne soit pas élevée, lorsqu'il y a un vernis dans le système d'huile lubrifiante, la dissolution et la précipitation des particules de vernis dans l'huile sont limitées en raison de la capacité limitée de l'huile lubrifiante à se dissoudre. les particules de vernis.C'est un système d'équilibre dynamique.Lorsqu'il atteint un état saturé, le vernis s'accroche au roulement ou au coussinet, provoquant une fluctuation de température du coussinet, ce qui constitue un danger caché majeur affectant la sécurité du fonctionnement.Mais parce qu’il adhère au coussinet, c’est l’une des raisons de l’échauffement du coussinet.

4 Mesures et contre-mesures

L'élimination de l'accumulation de vernis sur le roulement peut garantir que le roulement de l'unité fonctionne à une température contrôlée.Grâce à la recherche et à la communication avec de nombreux fabricants d'équipements de retrait de vernis, nous avons choisi Kunshan Winsonda, qui a un bon effet d'utilisation et une bonne réputation sur le marché, pour produire l'adsorption électrostatique + l'adsorption de résine WVD-II, qui est un équipement de retrait de vernis composé pour enlever la peinture.membrane.

Les purificateurs d'huile de la série WVD-II combinent efficacement la technologie de purification par adsorption électrostatique et la technologie d'échange d'ions, résolvent le vernis dissous par adsorption de résine et résolvent le vernis précipité par adsorption électrostatique.Cette technologie peut minimiser la teneur en boues en peu de temps. En une courte période de plusieurs jours, le système de lubrification d'origine contenant une grande quantité de boues/vernis peut être restauré au meilleur état de fonctionnement, et le problème de la lente montée en La température de la butée provoquée par le vernis peut être résolue.Il peut éliminer et empêcher efficacement les boues d'huile solubles et non solubles générées pendant le fonctionnement normal de la turbine à vapeur.

Ses grands principes sont les suivants :

4.1 Résine échangeuse d'ions pour éliminer le vernis dissous

La résine échangeuse d'ions est principalement composée de deux parties : le squelette polymère et le groupe échangeur d'ions.Le principe de l'adsorption est illustré à la figure 8,

Figure 8 Principe de l'adsorption de la résine par interaction ionique

Le groupe d'échange est divisé en une partie fixe et une partie mobile.La partie fixe est liée à la matrice polymère et ne peut pas se déplacer librement et devient un ion fixe ;la partie mobile et la partie fixe sont combinées par des liaisons ioniques pour devenir un ion échangeable.Les ions fixes et les ions mobiles ont respectivement des charges opposées.Au niveau du coussinet, la partie mobile se décompose en ions en mouvement libre, qui échangent avec d'autres produits de dégradation de même charge, de sorte qu'ils se combinent avec les ions fixes et soient fermement adsorbés sur la base d'échange.Sur le groupe, il est emporté par l'huile, le vernis dissous est éliminé par adsorption sur résine échangeuse d'ions.

4.2 Technologie d'adsorption électrostatique pour éliminer les vernis en suspension

La technologie d'adsorption électrostatique utilise principalement un générateur haute tension pour générer un champ électrostatique haute tension afin de polariser les particules polluées dans l'huile afin d'afficher respectivement les charges positives et négatives.Les particules neutres sont pressées et déplacées par les particules chargées, et finalement toutes les particules sont adsorbées et fixées au collecteur (voir Figure 9).

Figure 8 Principe de la technologie d'adsorption électrostatique

La technologie de nettoyage électrostatique de l'huile peut éliminer tous les polluants insolubles, y compris les impuretés particulaires et le vernis en suspension produits par la dégradation de l'huile.Cependant, les éléments filtrants traditionnels ne peuvent éliminer que les grosses particules avec la précision correspondante, et il est difficile d'éliminer les particules submicroniques. niveau vernis suspendu .

Ce système peut résoudre complètement le vernis précipité et déposé sur le coussinet, résolvant ainsi complètement l'influence de la température du coussinet et les changements de vibration provoqués par le vernis, de sorte que l'unité puisse fonctionner de manière stable pendant une longue période.

5. Conclusion

L'unité de retrait de vernis WSD WVD-II a été mise en service. Après deux années d'observation du fonctionnement, la température des roulements a toujours été maintenue à environ 90°C et l'unité est restée en fonctionnement normal.Un film de vernis a été retrouvé (voir Figure 10) .

L'image physique du démontage du roulement après l'installation du retrait du vernis

équipement

les références:

[1] Liu Siyong, Xiao Zhonghui, Yan Zhiyong et Chen Zhujie.Simulation numérique et recherche expérimentale sur les caractéristiques dynamiques des roulements à patins élastiques et amortisseurs de pivotement [J].Journal chinois de génie mécanique, octobre 2014, 50(19):88.