การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการกรองการกำจัดสารเคลือบเงาในกังหันไอน้ำที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องอัดแก๊สแบบแคร็กกิ้ง

1 ภาพรวม

เครื่องอัดก๊าซแบบแยกส่วนและกังหันไอน้ำขับเคลื่อนของแผนกการผลิตเอทิลีน 100Kt/a ของบริษัท Bora LyondellBasell Petrochemical Co., Ltd. ล้วนติดตั้งอุปกรณ์จาก Mitsubishi Heavy Industries ของญี่ปุ่น

เครื่องอัดก๊าซไพโรไลซิสเป็นคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงใบพัด 5 จังหวะ 16 จังหวะแบบ 3 สูบ พร้อมช่องดูด 6 ช่องและช่องระบาย 5 ช่องพารามิเตอร์ประสิทธิภาพหลักมีดังนี้ความเร็วพิกัดคือ 4056r/min กำลังไฟพิกัดคือ 53567KW แรงดันระบายของคอมเพรสเซอร์คือ 3.908Mpa อุณหภูมิระบายคือ 77.5°C และอัตราการไหลคือ 474521กก./ชม.แบริ่งแรงขับของกังหันไอน้ำที่ขับเคลื่อนของยูนิตนี้เป็นตลับลูกปืนกันรุนชนิด Kingsbury ที่มีแผ่น 6 แผ่นแบริ่งเหล่านี้ติดตั้งช่องเติมน้ำมันหล่อลื่น 6 กลุ่มสำหรับการหล่อลื่น และช่องเติมน้ำมันแต่ละกลุ่มมีรูทางเข้าน้ำมัน 4 3.0 มม. และ 5 A 1.5 มม. ระยะห่างตามแนวแกนระหว่างแบริ่งแรงขับและแผ่นแรงขับคือ 0.46-0.56 มม.ใช้วิธีการหล่อลื่นแบบบังคับในการจัดหาน้ำมันแบบรวมศูนย์ที่สถานีน้ำมันหล่อลื่น

แผนภาพแกนของมันมีดังนี้:

2 ปัญหาหน่วย

นับตั้งแต่เริ่มเดินเครื่องคอมเพรสเซอร์เมื่อวันที่ 5 สิงหาคม 2563 อุณหภูมิของตลับลูกปืนกันรุน TI31061B ของกังหันไอน้ำมีความผันผวนบ่อยครั้งและค่อยๆ เพิ่มขึ้นเมื่อเวลา 16:43 น. ของวันที่ 14 ธันวาคม 2020 อุณหภูมิของ TI31061B สูงถึง 118°C ซึ่งห่างจากค่าสัญญาณเตือนเพียง 2 นาที℃

รูปที่ 1: แนวโน้มอุณหภูมิแบริ่งแรงขับของกังหันไอน้ำ TI31061B

3. มาตรการวิเคราะห์สาเหตุและการรักษา

3.1 สาเหตุของความผันผวนของอุณหภูมิของแบริ่งแรงขับของกังหันไอน้ำ TI31061B

หลังจากตรวจสอบและวิเคราะห์แนวโน้มความผันผวนของอุณหภูมิของตลับลูกปืนกันรุนของกังหันไอน้ำ TI31061B และไม่รวมปัญหาการแสดงผลเครื่องมือในสถานที่ ความผันผวนของกระบวนการ การสึกหรอของแปรงกังหันไอน้ำ ความผันผวนของความเร็วของอุปกรณ์ และคุณภาพของชิ้นส่วน สาเหตุหลักที่ทำให้เพลา ความผันผวนของอุณหภูมิคือ:

3.1.1 น้ำมันหล่อลื่นที่ใช้ในคอมเพรสเซอร์นี้คือ SHELL TURBO T32 ซึ่งเป็นน้ำมันแร่เมื่ออุณหภูมิสูง น้ำมันหล่อลื่นที่ใช้จะถูกออกซิไดซ์ และผลิตภัณฑ์ออกซิเดชั่นจะรวมตัวกันบนพื้นผิวของบุชแบริ่งเพื่อสร้างสารเคลือบเงาน้ำมันหล่อลื่นแร่ส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนซึ่งค่อนข้างเสถียรที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิต่ำอย่างไรก็ตาม หากโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนบางส่วน (แม้แต่จำนวนน้อยมาก) เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง โมเลกุลไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ ก็จะเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ด้วย ซึ่งเป็นลักษณะของปฏิกิริยาลูกโซ่ไฮโดรคาร์บอน

3.1.2 เมื่อเติมน้ำมันหล่อลื่นลงในอุปกรณ์ สภาพการทำงานจะกลายเป็นสถานะของอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง ดังนั้นกระบวนการนี้จึงมาพร้อมกับการเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชั่นในระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ เนื่องจากแบริ่งแรงขับของกังหันอยู่ใกล้กับไอน้ำแรงดันสูงพิเศษ ความร้อนที่เกิดจากการนำความร้อนจึงค่อนข้างมากในเวลาเดียวกัน การเคลื่อนตัวตามแนวแกนของคอมเพรสเซอร์มีขนาดใหญ่เกินไปนับตั้งแต่เริ่มต้น โดยสูงถึง 0.49 มม. ในคราวเดียว ในขณะที่ค่าสัญญาณเตือนอยู่ที่ ±0.5 มม.แรงขับตามแนวแกนของโรเตอร์กังหันไอน้ำมีขนาดใหญ่เกินไป ดังนั้นอัตราการออกซิเดชันของชิ้นส่วนแบริ่งแรงขับนี้อาจสูงเป็นสองเท่าของอัตราออกซิเดชันของชิ้นส่วนอื่น ๆในกระบวนการนี้ ผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันจะมีอยู่ในสถานะที่ละลายได้ และผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันจะตกตะกอนเมื่อถึงสถานะอิ่มตัว

3.1.3 วานิชที่ละลายน้ำได้จะตกตะกอนจนกลายเป็นวานิชที่ไม่ละลายน้ำน้ำมันหล่อลื่นก่อให้เกิดสารเคลือบเงาที่ละลายน้ำได้ในบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูงเมื่อน้ำมันไหลจากบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ อุณหภูมิจะลดลงและความสามารถในการละลายลดลง และอนุภาคสารเคลือบเงาจะถูกแยกออกจากน้ำมันหล่อลื่นและเริ่มสะสม

3.1.4 เกิดการสะสมของสารเคลือบเงาหลังจากที่อนุภาคของสารเคลือบเงาถูกสร้างขึ้น พวกมันจะเริ่มจับตัวเป็นก้อนและก่อตัวเป็นคราบที่สะสมอยู่บนพื้นผิวโลหะร้อนเป็นพิเศษขณะเดียวกัน เนื่องจากอุณหภูมิของตลับลูกปืนกันรุนสูงตั้งแต่เริ่มใช้งาน อุณหภูมิของแผ่นตลับลูกปืนที่นี่จึงสูงขึ้นอย่างรวดเร็วในขณะที่อุณหภูมิของตลับลูกปืนอื่นๆ เปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ

3.2 แก้ไขปัญหาอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของตลับลูกปืนกันรุนกังหันไอน้ำ TI31061B

3.2.1 หลังจากพบว่าอุณหภูมิของตลับลูกปืนกันรุน TI31061B เพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ อุณหภูมิของน้ำมันหล่อลื่นก็ลดลงจาก 40.5°C เป็น 38°C และความดันของน้ำมันหล่อลื่นก็เพิ่มขึ้นจาก 0.15Mpa เป็น 0.176Mpa เพื่อความสะดวก อุณหภูมิบุชแบริ่งที่เพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ

3.2.2 โรเตอร์กังหันไอน้ำมีใบพัด 15 ขั้นตอน ใบพัด 12 ขั้นตอนแรกมีรูบาลานซ์ และ 3 ขั้นตอนสุดท้ายไม่ได้ออกแบบให้มีรูบาลานซ์อัตรากำไรขั้นต้นของแรงขับในแนวแกนที่ออกแบบโดย Mitsubishi น้อยเกินไป ดังนั้นให้ปรับการสกัดของกังหันไอน้ำเพื่อปรับแรงขับในแนวแกนดังแสดงในรูปที่ 2 1279ZI31001C การกระจัดของเพลาของกังหันไอน้ำคือ 0.44 มม.หลังจากปรึกษากับผู้ผลิตคอมเพรสเซอร์แล้ว การเคลื่อนตัวของเพลาเป็นค่าบวก ซึ่งหมายความว่าโรเตอร์กำลังเลื่อนไปทางด้านคอมเพรสเซอร์โดยสัมพันธ์กับโรเตอร์ที่ออกแบบไว้เดิม ดังนั้นจึงตัดสินใจลดการดูดอากาศขั้นกลางจาก 300T/h ลดลงเหลือ 210T/h เพิ่มภาระในด้านแรงดันต่ำของกังหันไอน้ำ เพิ่มแรงขับในด้านแรงดันสูง และลดแรงขับตามแนวแกนบนตลับลูกปืนกันรุน ซึ่งจะช่วยชะลอแนวโน้มที่เพิ่มขึ้นของอุณหภูมิตลับลูกปืนกันรุน

รูปที่ 2 ความสัมพันธ์ระหว่างการเคลื่อนที่ของเพลาของกังหันไอน้ำและตลับลูกปืนกันรุน

3.2.3 เมื่อวันที่ 23 พฤศจิกายน 2020 ตัวอย่างน้ำมันหล่อลื่นของหน่วยถูกส่งไปยังสถาบันทดสอบของ Guangzhou Institute of Mechanical Science Co., Ltd. เพื่อทำการทดสอบและวิเคราะห์ผลลัพธ์ดังแสดงในรูปที่ 3 ผลการวิเคราะห์พบว่าค่า MPC สูง ซึ่งสามารถระบุการเกิดออกซิเดชันของน้ำมันได้สารเคลือบเงาเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้อุณหภูมิสูงของแบริ่งแรงขับของกังหันไอน้ำ TI31061Bเมื่อมีสารเคลือบเงาในระบบน้ำมันหล่อลื่น การละลายและการตกตะกอนของอนุภาคสารเคลือบเงาในน้ำมันจะเป็นระบบสมดุลแบบไดนามิกเนื่องจากความสามารถที่จำกัดของน้ำมันหล่อลื่นในการละลายอนุภาคสารเคลือบเงาเมื่อถึงสภาวะอิ่มตัว สารเคลือบเงาจะแขวนอยู่บนแบริ่งหรือแผ่นแบริ่ง ทำให้อุณหภูมิของแผ่นแบริ่งมีความผันผวนถือเป็นอันตรายร้ายแรงที่ซ่อนอยู่ต่อการทำงานอย่างปลอดภัย

จากการวิจัย เราเลือก Kunshan Winsonda ซึ่งมีผลการใช้งานที่ดีกว่าและชื่อเสียงในตลาด เพื่อสร้างการดูดซับไฟฟ้าสถิต WVD + การดูดซับเรซิน ซึ่งเป็นอุปกรณ์กำจัดสารเคลือบเงาแบบคอมโพสิตเพื่อขจัดสารเคลือบเงา

วานิชเป็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการย่อยสลายของน้ำมันซึ่งมีอยู่ในน้ำมันในสถานะละลายหรือแขวนลอยภายใต้สภาวะและอุณหภูมิทางเคมีบางประการเมื่อกากตะกอนเกินความสามารถในการละลายของน้ำมันหล่อลื่น กากตะกอนจะตกตะกอนและก่อตัวเป็นสารเคลือบเงาบนพื้นผิวของส่วนประกอบ

เครื่องกรองน้ำมันซีรีส์ WVD-II ผสมผสานเทคโนโลยีการทำให้บริสุทธิ์ด้วยการดูดซับไฟฟ้าสถิตและเทคโนโลยีการแลกเปลี่ยนไอออนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งสามารถกำจัดและป้องกันตะกอนที่ละลายน้ำและไม่ละลายน้ำที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานปกติของกังหันไอน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นจึงไม่สามารถผลิตสารเคลือบเงาได้

เป้าหมายของเครื่องกรองน้ำมันซีรีส์ WVD-II คือการกำจัดสาเหตุของการเกิดสารเคลือบเงาเทคโนโลยีนี้สามารถลดปริมาณตะกอนให้เหลือน้อยที่สุดในช่วงเวลาสั้นๆ และฟื้นฟูระบบหล่อลื่นเดิมที่มีตะกอน/สารเคลือบเงาจำนวนมากให้กลับสู่สภาวะการทำงานที่เหมาะสมที่สุดภายในเวลาไม่กี่วัน จึงแก้ปัญหาอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นช้าของแรงขับได้อย่างสมบูรณ์ ตลับลูกปืนที่เกิดจากการเคลือบเงา

รูปที่ 3 ผลการทดสอบและวิเคราะห์ก่อนการติดตั้งเครื่องถอดสารเคลือบเงา

น้ำมันทำความสะอาดครั้งเดียว: การดูดซับไฟฟ้าสถิตเพื่อขจัดตะกอน/สารเคลือบเงาที่ไม่ละลายน้ำ หลักการ: เทคโนโลยีการดูดซับไฟฟ้าสถิตช่วยขจัดสารมลพิษ น้ำมันอยู่ในการทำงานของสนามไฟฟ้าสถิตแรงดันสูงแบบวงกลม เพื่อให้อนุภาคที่ปนเปื้อนแสดงประจุบวกและลบตามลำดับ และภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้ารูปสี่เหลี่ยมคางหมู ผลักอนุภาคที่มีประจุบวกและประจุลบให้ว่ายเข้าหาขั้วไฟฟ้าลบและบวกตามลำดับ และอนุภาคที่เป็นกลางจะถูกบีบและเคลื่อนที่โดยการไหลของอนุภาคที่มีประจุ และในที่สุดอนุภาคทั้งหมดก็จะถูกดูดซับไว้ ตัวสะสมเพื่อขจัดมลพิษในน้ำมันให้หมด

น้ำมันสะอาดทุติยภูมิ: การดูดซับเรซินแลกเปลี่ยนไอออนเพื่อกำจัดคอลลอยด์ที่ละลาย หลักการ: เทคโนโลยีการดูดซับประจุเพียงอย่างเดียวไม่สามารถแก้ปัญหาเคลือบเงาที่ละลายได้ ในขณะที่เรซินไอออนประกอบด้วยตำแหน่งขั้วหลายพันล้านแห่ง ซึ่งสามารถดูดซับสารเคลือบเงาที่ละลายน้ำได้และสารเคลือบเงาที่อาจเกิดขึ้น เพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายทำ ไม่สะสมในน้ำมันหล่อลื่นและสามารถปรับปรุงความสามารถในการละลายของน้ำมันหล่อลื่นเพื่อให้ระบบอยู่ในสถานะการทำงานที่เหมาะสมที่สุด

รูปที่ 5 แผนผังของน้ำมันสะอาดทุติยภูมิ

3.3 ผลของการขจัดคราบวานิช

หน่วยเคลือบเงาได้รับการติดตั้งและใช้งานในวันที่ 14 ธันวาคม 2020 และอุณหภูมิของแบริ่งแรงขับของกังหันไอน้ำ TI31061B ลดลงเหลือประมาณ 92°C ในวันที่ 19 ธันวาคม 2020 (ดังแสดงในรูปที่ 6)

รูปที่ 6 แนวโน้มอุณหภูมิของตลับลูกปืนกันรุน TI31061B ของกังหันไอน้ำ

หลังจากใช้งานหน่วยกำจัดสารเคลือบเงานานกว่าหนึ่งเดือน คุณภาพของน้ำมันหล่อลื่นของยูนิตก็ดีขึ้นอย่างมากจากการตรวจจับและวิเคราะห์ของสถาบันวิจัย Guangyan ดัชนีแนวโน้มสารเคลือบเงาของผลิตภัณฑ์น้ำมันลดลงจาก 10.2 เป็น 6.2 และระดับมลพิษลดลงจาก >12 เป็น 7 เกรด ไม่มีการสูญเสียสารเติมแต่งใด ๆ ในการหล่อลื่น น้ำมัน (ดูรูปที่ 7 สำหรับผลการตรวจจับและการวิเคราะห์หลังจากติดตั้งชุดถอดสารเคลือบเงาแล้ว)

รูปที่.7 ผลการทดสอบและวิเคราะห์หลังจากติดตั้งเครื่องแล้ว

4 ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่เกิดขึ้น

ด้วยการติดตั้งและการทำงานของชุดกำจัดสารเคลือบเงา ปัญหาอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ ของตลับลูกปืนกันรุน TI31061B ของกังหันไอน้ำที่เกิดจากสารเคลือบเงาได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ และการสูญเสียครั้งใหญ่ที่เกิดจากการปิดเครื่องอัดก๊าซไพโรไลซิสคือ หลีกเลี่ยง (อย่างน้อย 3 วัน ขาดทุนอย่างน้อย 4 ล้านหยวน การเปลี่ยนตลับลูกปืนกันรุนของกังหันไอน้ำใช้เวลา 1 วัน ขาดทุน 1 ล้าน) และการสูญเสียอะไหล่ส่วนที่หมุนและปิดผนึกหลังจากนั้น อุณหภูมิของตลับลูกปืนกันรุนเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ (การสูญเสียอยู่ระหว่าง 500,000 ถึง 8 ล้านหยวน)

หน่วยนี้เต็มไปด้วยผลิตภัณฑ์น้ำมันรวม 160 บาร์เรล และผลิตภัณฑ์น้ำมันถึงดัชนีที่ผ่านการรับรองอย่างสมบูรณ์หลังจากการกรองที่มีความแม่นยำสูงของหน่วยกำจัดสารเคลือบเงา ซึ่งช่วยประหยัดต้นทุนการเปลี่ยนผลิตภัณฑ์น้ำมันได้ 500,000 หยวน

5. สรุป

เนื่องจากสภาวะการทำงานที่อุณหภูมิสูง แรงดันสูง และความเร็วสูงในระยะยาวในระบบหล่อลื่นของยูนิตขนาดใหญ่ ความเร็วออกซิเดชันของน้ำมันจะถูกเร่งให้เร็วขึ้นและดัชนีสารเคลือบเงาจะเพิ่มขึ้นอันตรายที่ซ่อนอยู่จากการเผาพุ่มไม้ในตลับลูกปืนแบบกดช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่มั่นคงในระยะยาวของตัวเครื่อง ซึ่งพิสูจน์ได้ว่ามาตรการข้างต้นมีประสิทธิผล