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汽轮机齿轮减速箱产生油烟的原因分析及改进措施

更新时间:2009-03-28

随着我国石油化工装置的大型化、集约化、节能化、环保化的发展,生产装置中的重点设备及关键设备的运行周期越来越长,要求装置长周期运行的同时,对清洁生产、环保生产、节能降耗等方面提出了更高要求。对于循环水装置,同样需要从源头出发、从细节着手,对设备运行的全过程进行细致分析并采取相关措施,减少或消除物料损耗,改善重点设备运行的环境[1]

1 原有设备运行状况

某石化公司水气厂第三循环水场使用的循环水泵,其驱动机是多级背压式汽轮机组,机组通过齿轮箱减速后与离心水泵相联接从而带动水泵运转。从2012年装置建设完成投用生产到2015年期间,汽轮机组的齿轮减速箱运行平稳无故障,但是在减速箱呼吸阀处会有大量的油烟冒出,弥漫在透平机组周围,员工在日常巡检过程中有明显的视觉和味觉刺激。PM10达到250~350μg/m3。油烟冒出产生了4类不利的影响:

质量作为一组固有特性满足要求的程度,有两类基本的数据:固有特性数据和满足要求程度数据。[1]产品质量大数据来源复杂,包含产品从设计、生产到消费使用、循环利用全生命周期所有环节产生的海量数据;数据格式多样化,有结构化数据、半结构化数据和非结构化数据,载体有文字、图像、声音、方位等。[2]产品质量大数据全面汇集产品标准、检验检测、认证、市场需求、市场反馈、伤害等信息,通过信息公开、信息共享、数据分析、数据挖掘等方式,为政府监管、消费者选择提供了较为全面的信息,为系统性风险防范和决策提供了技术支撑。

(1)增加润滑油损耗。润滑油以油烟的形式从减速箱中逸出,导致机组油箱油位降低,需要定期对机组油箱补油,经跟踪监测,每月向汽轮机组油箱内补加润滑油量见表1,机组投用历年油烟损耗润滑油的费用见表2。

 

表1 2014年汽轮机组油箱内补加润滑油量

  

月份1 2345 6789 1 0 11 12油箱油位/m 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25补油量/kg 17.1 17.3 17.5 17.6 17.6 17.7 17.8 17.7 17.8 17.9 17.7 17.6

 

表2 汽轮机组投用历年油烟损耗润滑油费用

  

年度2012 2013 2014 2015 2016 2017各年油箱平均油位/m 1.268 1.267 1.25 1.26 1.26 1.26各年补油量/kg 216.3 214.3 211.3 212.3 0 0各年润滑油损耗费/元4 834.94 4 790.25 4 723.19 4 745.54 0 0

(2)存在安全隐患。油烟在温度高的透平机组周围集聚易引起火灾、爆炸事故。

经过测量,在减速箱上方1.5 m的空间内,机组产生温度随高度增加递减。设计将原来呼吸阀取消,增加呼吸管长度至1.5 m处,并将呼吸管以5°的水平倾角延长到机组外,与直径为400 mm的立式冷凝缓冲罐相连。这样减速箱逸出的油烟通过5.5 m管道的降速降温,将部分油烟冷却以液态的形式回流至减速箱。没有冷却的油烟进入到冷凝缓冲罐进行冷凝,冷凝下来的液态油聚集在缓冲罐底部,由罐底排放阀定期排放回收。空气由冷凝缓冲罐的排空管道排入大气中[5]

通过分析原因发现,由于减速箱及汽轮机组原有设计已经成型,运行温度无法调整,因此油烟无法避免,但可以回收油烟,不对外界排放就能起到消除安全隐患、达到节能减排的目的[4]

参考任斌斌、刘亚亮等人对乡村植物生境的分类方法[1-2],根据乡村景观的构成要素,将长三角地区村落植物生境分为水边、建筑周边、绿林地和路边4类。本文主要研究村落内部植物,由于作物农田大多分布在村落外围,村落内部农田主要为菜地,可根据与环境的关系划入4类生境中,故不单独分为一类。4类生境中,水边主要指村落河道周围,建筑周边指房前、屋后和宅旁,绿林地指村落内部的公共绿地和林地,路边指村落干道或支路旁。

2 故障原因分析

减速箱的润滑油通过主油泵以强制润滑的方式输送至机组各润滑点,润滑油同时为轴承及齿轮降温。轴承箱及齿轮箱热量产生的原因:一是轴瓦与轴之间、齿轮与齿轮之间磨擦产生热量;另一个是通过缸体及汽封内的蒸汽传导来的热量。润滑油在循环过程中吸收热量,使自身温度升高从而降低轴承箱及齿轮箱温度。根据长期的跟踪观察现场冒烟的齿轮减速箱内部核心温度为60~70℃,输入轴转速3 600 r/min,输出轴转速为592.68 r/min,齿轮旋转不断搅动润滑油,加速了润滑油挥发,油烟沿呼吸管向上升,从而逸出。油烟逸出后会落在齿轮箱周边,汽轮机组由4.0 MPa蒸汽驱动,虽有保温隔离,但通过传导、辐射使机组周边温度升高,导致油烟受到二次加热,扩散面积扩大,使周围环境恶化。提升呼吸管道,仅是提高了油烟飘落的高度,但没有从根本上消除油烟产生的原因,因此无法解决问题。现场减速箱参数见表3。

该减速箱型号为NGGS530,其顶部设有2个呼吸阀,正常运行时呼吸阀冒出大量的油烟。厂家了解情况后给出的改进方案是,将齿轮减速箱上的呼吸阀高度由原来的50 mm,加高至400 mm。但是经过加高后,呼吸阀仍然有较大油烟冒出,问题没有解决[3]

 

表3 减速箱参数

  

功率/kW 2 050速比6.074输入转速/(r·min-1)3 600输出转速/(r·min-1)592.68机组润滑油N46号汽轮机油

3 消除油烟的处理措施

(4)造成现场低标准。油烟逸出后散落到汽轮机其它附机上,导致机组表面出现大面积油渍,造成现场卫生低标准,增加了员工的劳动强度。

(3)降低减速箱散热效果。油烟飘落在汽轮机组表面形成油膜及油渍,导致减速箱表面温度升高,降低散热效果[2]

4 结束语

通过采取相应的处理措施,汽轮机齿轮减速箱挥发油烟已全部回收,跟踪检验12个月,效果明显,实现了齿轮减速箱油烟零排放。

3)VSM和SEM测试证明了,磁化后赤铁矿表面有Fe3O4颗粒覆盖,证明了铁元素价态改变,赤铁矿表面有磁性粒子Fe3O4生成。

机组之前每月泄漏的润滑油损耗397.8元,每年平均损耗4 773元。采取措施后,冒油烟问题得到解决,油烟全部回收,自2016年后未出现机组因油烟损失补加润滑油的情况,每年可以节约润滑油费用4 773元。安全及环境效益明显,回收了全部油烟,消除了机组的火灾爆炸的安全隐患。

[4]张晖明、周岚岚、伍茜溪:《论税收手段对企业自主创新的激励作用——基于技术进步路径的视角》,《复旦大学学报》(社会科学版)2017年第6期。

参考文献:

[1]张清宇.汽轮机前箱和中轴承箱喷油烟的原因分析及处理[J].电力安全技术,2004(3):15-16.

[2]白逢.汽轮机润滑油箱油位下降原因分析及处理[J].内蒙古电力技术,2017,35(4):57-59.

[3]许卫民,王忠旗.FIC330汽轮机组前箱齿轮断裂原因分析[J].陕西电力,2004,32(4):61-63.

[4]蔡松山.小型汽轮机齿轮减速器的安装与调整[J].浙江电力,2015(4):41-45.

[5]李佳佳.汽轮机某减速器装配安装支撑架的研究[J].机械工程师,2015(6):82-83.

 
于国春,李伟华,刘秀英
《炼油与化工》 2018年第02期
《炼油与化工》2018年第02期文献

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