孫澤勝 金開進(jìn)

(四川美豐化肥分公司,四川德陽618007)

Φ1200合成塔異常劇烈振動的原因及處理

孫澤勝 金開進(jìn)

(四川美豐化肥分公司,四川德陽618007)

介紹了Φ1 200合成塔在運行中出現(xiàn)的罕見劇烈振動現(xiàn)象,并對振動的原因進(jìn)行了分析、查找和處理。

合成塔;振動;原因;分析;處理

0 引 言

公司有一套Φ1 200合成系統(tǒng),主要設(shè)備合成塔規(guī)格尺寸為:Φ1 200 ×134 ×21 110,容積 20.4m3,重量101 338kg。內(nèi)件采用ⅢJD-1200規(guī)格尺寸為:Φ1 120×16 ×20 407,容積 13.14m3,重量 20 142kg,觸媒裝填量37 300kg。系統(tǒng)補氣由往復(fù)式壓縮機(jī)提供,循環(huán)氣由TC450壓縮機(jī)加壓后在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。

該合成塔在更換了新的內(nèi)件、觸媒后于2009年1月初投入生產(chǎn)運行。期間,該設(shè)備在各種負(fù)荷下一直運行良好。但是在2009年6月底突然發(fā)生了極為罕見的合成塔劇烈振動的現(xiàn)象。

1 振動現(xiàn)象

1)振動首先出現(xiàn)在熱交出口至合成塔進(jìn)口(反應(yīng)氣入口)的Φ273×40高壓管線上。該管線的振動比較有規(guī)律,頻率約60次/min,有輕微的“當(dāng)當(dāng)”聲音,振動的幅度有10mm左右。同時發(fā)現(xiàn)固定該管的關(guān)卡有松動現(xiàn)象。該管線呈“Z”型,兩頭短,中間長,剛性弱,繞度大。

2)對松動的關(guān)卡固定后,振動基本消失。但是過了20h后,又出現(xiàn)輕微振動,伴隨清脆的“當(dāng)當(dāng)”的響聲。然后又對反應(yīng)氣入口管線增加了2個固定點,雖然振動減弱,但響聲仍然存在。聲源似在管內(nèi),又像是從合成塔傳來,不能判別。在這期間,也發(fā)現(xiàn)了合成塔出現(xiàn)了輕微的振動。

3)幾天后,感覺合成塔的振動和響聲有逐步變大的趨勢,有時比較明顯,有時又消失。有時會出現(xiàn)整個塔體的劇烈振動,斷斷續(xù)續(xù)的。最大的振動出現(xiàn)在合成塔下部的球形封頭和四方頭處,以南北方向的水平振動最大,振幅約有 5mm。支撐合成塔的 4個Φ325的支柱也一起在振動,帶動著合成塔的頂部一起搖動,感覺整個合成塔就像要沸騰了。振動通過管線傳導(dǎo)到相連設(shè)備上,導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備都出現(xiàn)了輕微的振動。下部四方頭處可以聽見有節(jié)奏的“當(dāng)當(dāng)”的清脆敲擊聲,120m外都能清晰聽見。緊急情況下,立即減負(fù)荷,甚至作好立即停車準(zhǔn)備,以保證安全運行。在減至低負(fù)荷的時候,振動大大降低。

4)振動期間,所有的操作條件和振動前一樣。閥門開關(guān)、調(diào)節(jié)靈敏可靠,觸媒反應(yīng)良好,氣體成分、壓力、溫度等工藝指標(biāo)一切正常、穩(wěn)定,無波動。檢查系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的基礎(chǔ)及固定裝置等,未發(fā)現(xiàn)有松動、脫落的現(xiàn)象。

2 原因推斷

1)振動前,新?lián)Q的內(nèi)件就經(jīng)歷過各種負(fù)荷、開機(jī)模式的運行,可以排除外界條件變化引起的振動。

2)振動過程中,合成塔各點溫度正常,反應(yīng)的氣體成分正常,操作調(diào)節(jié)手段正常,進(jìn)出塔阻力正常,可以排除內(nèi)件主要部件損壞,下部四方密封填料密封失效導(dǎo)致串氣、環(huán)隙氣偏流的可能,也排除了是內(nèi)件損壞引起的振動。

3)如果在更換新內(nèi)件中落入了異物,比如螺帽等在氣體流動帶動下引起撞擊內(nèi)件引起振動。但是合成塔整體重量(合成塔外殼、內(nèi)件、觸媒)達(dá)158t,小件的異物不會引起整個合成塔的振動。

4)振動過程中,整個裝置的硬件條件無變化,壓力平穩(wěn)無明顯波動,內(nèi)件阻力降正常,可以排除氣流脈動,裝置共振引起的振動。

3 原因查找

分析不出有說服力的引起振動的原因。通過查詢資料,也找不到有關(guān)合成塔劇烈振動的相關(guān)文章報道。振動不解決,系統(tǒng)就不能開高負(fù)荷,而最好最無奈的辦法就是停車拆卸檢查。檢查的要點就是首先檢查振動最激烈的四方頭處。

首先拆卸四方頭上的小蓋,發(fā)現(xiàn)在卸觸媒的卸料管蓋子與四方頭西北方向有明顯的撞擊淺淺的痕跡,見圖1紅線圈內(nèi)。

再仔細(xì)看四方頭內(nèi)部,發(fā)現(xiàn)卸料管上方有一個焊接痕跡,但不見焊接件,同時,卸料管在水平方向是可以搖動的,比對圖紙,由此推斷是卸料管的定位塊掉了(見圖2件5)。

找到了撞擊的痕跡,如何確認(rèn)振動的原因呢。觸媒卸料管松動了,它是振源還是其他原因的振動導(dǎo)致卸料管定位塊脫落振動?

圖1

圖2

4 原因分析

經(jīng)計算,卸料管的自重加管內(nèi)鋼球、觸媒重量約800kg。從結(jié)構(gòu)上分析(見圖2),卸料管從內(nèi)件換熱器上部一直懸垂于四方頭下部,長度有3 400mm。定位塊固定卸料管圓周方向的運動而不限制軸向位移。當(dāng)定位塊脫落,卸料管就像一個懸吊的重錘。合成塔反應(yīng)出口氣存在壓力的波動和系統(tǒng)固有的輕微振動,當(dāng)反應(yīng)出口氣流過卸料管外部時,其流道是Φ257×194的環(huán)形截面,會沖擊卸料管造成一定程度的振動。雖然反應(yīng)出口氣總的流通截面積不變,但此時流道的形狀以相同的振動頻率在變化,造成振動疊加,加劇了振動。當(dāng)達(dá)到一定程度,卸料管就像一個重錘,以內(nèi)件換熱器上部為支點,在卸料管的出口處施加力,使勁搖動合成塔內(nèi)件,造成整個塔體的劇烈振動。當(dāng)振幅達(dá)到一定程度時,就出現(xiàn)了圖1所示的撞擊痕跡和響聲。

5 解決措施

對卸料管的定位要考慮溫度的影響,只能周向限位,軸向留夠熱脹伸縮量。合成塔是高壓設(shè)備,加上剛停車,系統(tǒng)只進(jìn)行了充氮氣保護(hù),不能隨便在四方頭內(nèi)部找點進(jìn)行焊接限位。所以,綜合考慮后重新車削一個圓形的中心管定位器(見圖2件7)。安裝時,放在小蓋上(圖2件8)一起壓進(jìn)去即可。

檢修完畢開車后,通過加負(fù)荷未出現(xiàn)振動和撞擊聲現(xiàn)象。到目前又快運行1a了,一直平穩(wěn)正常運行。

6 小 結(jié)

壓力高、重量大的特種設(shè)備在運行中發(fā)生劇烈振動的現(xiàn)象是很危險的,要及時停車處理。導(dǎo)致合成塔振動的原因不過是一塊小小的定位塊,所以化工設(shè)備的制作、安裝過程一定要仔細(xì)認(rèn)真。切記差之毫厘,失之千里的道理,以免給化工生產(chǎn)留下巨大的安全隱患。

Reason and Treatment for Abnormal Violent Vibration ofΦ1200 Synthesis Tower

SUN Ze-shen,JIN Kai-jin
(Sichuan Meifeng Fertilizer Co.,Ltd,Deyang618000,China)

This article introduces the rare violent vibration of Φ1200 synthesis tower during operation.It analyzes the reason and finds the countermeasures.

synthesis tower;vibration;reason;analysis;treatment

TQ113.26+6.5

A

1003-6490(2010)03-0011-03

2010-06-08

孫澤勝(1976.7-),男,四川德陽人,化工機(jī)械工程師,1996年7月畢業(yè)于瀘州化工學(xué)校,現(xiàn)任四川美豐化肥分公司合成車間設(shè)備主任,主要從事設(shè)備管理工作。聯(lián)系電話:13708101544