塔设备的常见机械故障及排除方法

楼市   2024-12-05 06:18   陕西  

在炼油、化工及轻工等工业生产中,气、液两相直接接触进行传质传热的过程是很多的,如精馏、吸收、解吸、萃取等。这些过程都是在一定的压力、温度、流量等工艺条件下,在一定的设备内完成的。由于其过程中两种介质主要发生的是质的交换,所以也将实现这些过程的设备叫传质设备;从外形上看这些设备都是竖直安装的圆筒形容器,且长径比较大,形如“塔”,故习惯上称其为塔设备。
塔设备在操作时,不仅受到风载荷、地震载荷等外部环境的影响,还承受着内部介质压力、温度、腐蚀等作用。这些因素将可能导致塔设备出现故障,影响塔设备的正常使用。所以在设计与使用时,应采取预防措施,减少故障的发生。一旦出现故障,应及时发现,分析产生故障的原因,制定排除故障的措施,以确保塔设备的正常运行。
塔设备的故障可分为两大类。一类是工艺性故障,如操作时出现的液泛、漏液量大、雾沫夹带过多、传质效率下降等现象。另一类是机械性故障,如塔设备振动、腐蚀破坏、密封失效、工作表面积垢、局部过大变形、壳体减薄或产生裂纹等。
一、塔设备的振动
脉动风力是塔设备产生振动的主要原因。当脉动风力的变化频率(或周期)与塔自振频率(或周期)相近时,塔体便发生共振。塔体产生共振后,使塔发生弯曲、倾斜,塔板效率下降,影响塔设备的正常操作,甚至导致塔设备严重破坏,造成重大事故。因此在塔的设计阶段就应考虑塔设备产生共振的可能性,采取预防措施,防止共振的发生。防止塔体产生共振通常采用以下三方面的办法。
①提高塔体的固有频率,从根本上消除产生共振的根源。具体的方法有:降低塔体总高度,增加塔体内径(但需与工艺设计一并考虑);加大塔体壁厚,或采用密度小、弹性模量大的材料:如条件允许,可在离塔顶0.22H处(相应于塔的第二振形曲线节点位置),安装一个铰支座。
②增加塔体的阻尼,抑制塔的振动。具体方法有:利用塔盘上的液体或塔内填料的阻尼作用;在塔体外部装置阻尼器或减振器;在塔壁上悬挂外包橡胶的铁链条;采用复合材料等。
③采用扰流装置。合理地布置塔体上的管道、平台、扶梯和其他连接件,以破坏或消除周期性形成的旋涡。在大型钢制塔体周围焊接螺旋条,也有很好的防振作用。
二、塔设备的腐蚀
由于塔设备一般由金属材料制造,所处理的物料大多为各种酸、碱、盐、有机溶剂及腐蚀性气体等介质,故腐蚀现象非常普遍。据统计,塔设备失效有一半以上是由腐蚀破坏造成的。因此,在塔设备设计和使用过程中,应特别重视腐蚀问题。
塔设备腐蚀几乎涉及腐蚀的所有类型。既有化学腐蚀,又有电化学腐蚀;既可能是局部腐蚀,又可能是均匀腐蚀。造成腐蚀的原因更是多种多样,它与塔设备的选材、介质的特性、操作条件及操作过程等诸多因素有关。如炼油装置中的常压塔,产生腐蚀的原因与类型有:原油中含有的氯化物、硫化物与水对塔体和内件产生的均匀腐蚀,致使塔壁减薄,内件变形;介质腐蚀造成的浮阀点蚀而不能正常工作;在塔体高应力区和焊缝处产生的应力腐蚀,导致裂纹扩展穿孔;在塔顶部因温度过低而产生的露点腐蚀等。
为了防止塔设备因腐蚀而破坏,必须采取有效的防腐措施,以延长设备使用寿命,确保生产正常进行。防护措施应针对腐蚀产生的原因、腐蚀类型来制定。一般采用的方法有如下几种。
(1)正确选材  金属材料的耐腐蚀性能,与所接触的介质有关,因此,应根据介质的特性合理选择。如各种不锈钢在大气和水中或氧化性的硝酸溶液中具有很好的耐蚀性能,但在非氧化性的盐酸、稀硫酸中,耐蚀性能较差;铜及铜合金在稀盐酸、稀硫酸中相当耐蚀,但不耐硝酸溶液的腐蚀。
(2)采用覆盖层  覆盖层的作用是将主体与介质隔绝开来。常用的有金属覆盖层与非金属覆盖层。金属覆盖层是用对某种介质耐蚀性能好的金属材料覆盖在耐蚀性能较差的金属材料上。常用的方法如电镀、喷镀、不锈钢衬里等。非金属保护层常用的方法是在设备内部衬以非金属材料或涂防腐涂料。
(3)采用电化学保护  电化学保护是通过改变金属材料与介质电极电位来达到保护金属免受电化学腐蚀的办法。电化学保护分阴极保护阳极保护两种。其中阴极保护法应用较多。
(4)设计合理的结构  塔设备的腐蚀在很多场合下与它们的结构有关,不合理的结构往往引起机械应力、热应力、应力集中和液体的滞留。这些都会加剧或产生腐蚀。因此,设计合理的结构也是减少腐蚀的有效途径。
(5)添加缓蚀剂  在介质中加入一定量的缓蚀剂,可使设备腐蚀速度降低或停止。但选择缓蚀剂时,要注意对某种介质的针对性,要合理确定缓蚀剂的类型和用量。
三、其他常见机械故障
(1)介质泄漏  介质泄漏不仅影响塔设备正常操作,恶化工作环境,甚至可能酿成重大事故,介质泄漏一般发生在构件连接处,如塔体连接法兰、管道与设备连接法兰以及人孔等处、泄漏的原因有:法兰安装时未达到技术要求;受力过大引起法兰刚度不足而变形;法兰密封件失效,操作压力过大等。采取的措施是保证安装质量;改善法兰受力情况或更换法兰;选择合适的密封件材料或更换密封件;稳定操作条件,不超温、不超压。
(2)壳体减薄与局部变形  塔设备在工作一段时间后,由于介质的腐蚀和物料的冲刷,壳体壁厚可能减小。对于可能壁厚减薄的塔设备,首先应对其进行厚度测试,确定是否能继续使用,以确保安全。其次是在塔设备设计时,应针对介质腐蚀特性和操作条件合理选择耐蚀、耐磨的材料或采用衬里,以确保其服役期内的正常运转。
在塔设备的局部区域,可能由于峰值应力、温差应力、焊接残余应力等原因造成过大的变形。对此,要通过改善结构来改变应力分布状态;在满足工艺条件的前提下减少温差应力;在设备制造时进行焊后热处理以消除焊接残余应力。当局部变形过大时,可采用挖补的方法进行修理。
(3)工作表面积垢  塔设备工作表面的积垢通常发生在结构的死角区(如塔盘支持圈与塔壁连接焊縫处、液体再分布器与塔壁连接处等),因介质在这些地方流动速度降低,介质中杂质等很容易形成积淀,也可能出现在塔壁、塔盘和填料表面。积垢严重时,将影响塔内件的传质、传热效率。积垢的消除通常有机械除垢法和化学除垢法等方法。

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主办单位

中国化工学会

协办单位

中国化工学会化工安全专业委员会

中国化工学会化工机械专业委员会
中国化工学会智能制造专业委员会
中国国际科技促进会炼油与石化专业委员会
中机维协石油石化建安检维修分会
中国石油化工集团石油化工设备防腐蚀研究中心
中国石油安全环保技术研究院炼化设备中心

特邀单位

中国石化生产经营管理部
中国石油生产经营管理部
中国石化油田勘探开发事业部
中国石油油气和新能源分公司
中国石油炼油化工和新材料分公司
中国石化炼油事业部
中国石化化工事业部
中海石油炼化有限责任公司
中国中化能源股份有限公司
国家能源集团中国神华煤制油化工有限公司
国家能源投资集团有限责任公司化工事业部
国家管网集团安全环保与运维本部
陕西延长石油(集团)有限责任公司生产经营部
北方华锦化学工业集团有限公司
浙江石油化工有限公司
盛虹炼化(连云港)有限公司
中石化安全工程研究院有限公司
中国石化青岛石油化工有限责任公司
中国石化青岛炼油化工有限责任公司
天华化工机械及自动化研究设计院有限公司

支持单位

中国石油天然气集团有限公司 

中国石油化工集团有限公司
中国海洋石油集团有限公司 
中国中化控股有限责任公司
国家石油天然气管网集团有限公司 
国家能源投资集团有限责任公司 
陕西延长石油(集团)有限责任公司
特别支持
全国化工自动化及仪表信息站
全国化工防腐蚀信息站
全国化工机械及设备信息站
媒体支持
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科技赋能石化智慧运维新质生产力·创新引领设备完好性管理高质量发展
会议重点研讨内容
1.国内外石油化工装置大型机组检维修发展现状与展望;
2.老旧装置超设计使用年限服役承压设备管理对策与思考;

3.石油化工装置机泵在线监测系统、预知性维护技术;

4.石化化工企业转动设备维护检修及节能改造升级技术;

5.特种机泵:螺杆机、真空压缩机、屏蔽泵等检修运维技术;

6.石油化工设备润滑要求、机组润滑系统运行及管理;

7.石油化工装置法兰密封结构安装与维修技术;

8.炼油化工装置烟气轮机长周期运行管理;

9.石油化工装置耐高温防腐防护和防火技术;

10.液压工具、法兰扭矩及法兰连接完整性管理;

11.风机、离心泵、各类压缩机等大型机组优化增效节能改造;

12.石油化工电气、仪表设备全寿命周期管理;

13.现场仪表、控制阀、泄压阀、安全阀、阻火器、爆破片、过程分析仪表、DCS、FCS等检修运维技术;

14.石油化工装置隐患治理、泄漏治理,大型在役老旧装置的升级改造;

15.石化罐区系统安全与VOCs一体化风险管控技术;

16.数字赋能设备全生命周期管理及智能巡检机器人应用、运维数字化转型、无人化升级方案,智能检修升降设备、火情侦测与消防机器人、无人机等新型技术的应用;

17.可燃、有毒等挥发性气体、挥发性有机物的泄露监测、气体探测传感器的应用;

18.露天设施的雷电预警技术、防雷接地技术、静电接地技术应用;

19.储罐隐患治理与改造提升之检验标准应用(储罐区技术改造、新型浮盘、原油储罐安全预警、安全阀、紧急泄压阀设计选型、雷电预警装置、内浮顶选型、消防安全、罐顶腐蚀、爬壁机器人、油罐浮盘密封等);

20.炼油化工装置大型机组核心部件修复再制造;

21.石油天然气输配管网完整性管理与抢检修技术;

22.液化天然气(LNG)储运运营管理与设备维护技术;

23.煤化工设备运行安全与检维修技术;

24.油气田地面工程数字化安全与设备检维修技术;

25.泵设备助力石化化工领域节能新工艺的技术探讨;

26.石油化工设备智慧运维与检维修新设备、新技术、新材料在石油化工领域的应用。

会议拟邀请代表
中国石化、中国石油、中国海油、国能集团、中化集团、国家管网、陕西延长、民营炼化企业及煤化工、罐区、码头、化工、氯碱、纯碱、磷肥、轮胎、精细化工生产企业设备部门管理与技术人员及工程建设公司、石化设备制造企业、检维修服务企业管理与技术人员和相关技术研究机构、大专院校等单位的科研与技术人员参加会议。

大会时间安排

6月19号:全天开幕式及全体大会,特邀领导、专家主旨演讲;

6月20号:全 天

分论坛一:石化企业转动设备智慧运维与检维修技术论坛

分论坛二:石化设备润滑管理与智能润滑技术论坛

分论坛三:石化企业腐蚀防护与节能保温改造技术论坛

分论坛四:石化透平、烟机、特阀运维新技术应用论坛

  咨询:18610555705


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