Библиографическое описание:

Серов И. М., Зубков А. В., Паршиков С. В., Коробов А. В., Кафтанов А. А. Особенности эксплуатации и диагностирования динамического оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Часть 2. Компрессорное оборудование // Молодой ученый. — 2015. — №24. — С. 194-199.

 

 

На основе большого опыта экспертной организации в области промышленной безопасности динамического оборудования, работающего в нефтеперерабатывающей и нефтехимической отрасли промышленности, проведен анализ особенностей диагностирования компрессорного оборудования. Полученная статистика и наглядность повреждений наиболее часто выходящих из строя элементов указанного оборудования позволяет более оперативно и качественно проводить мониторинг и диагностирование его технического состояния.

Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, компрессорное оборудование, диагностирование технического состояния.

 

Компрессорное оборудование является важнейшим энергетическим и весьма дорогостоящим оборудованием, применяемом в технологиях современных нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств, в которых участвуют всевозможные газы, сжимаемые до требуемых достаточно значительных давлений. Возрастающие объемы производства на указанных типах предприятий требуют повышенного внимания к эксплуатации и обслуживанию компрессорного оборудования. Кроме того, на компримирование газов на таких производствах затрачивается более 1/3 мощностей в общем балансе заводских затрат.

Большой практический опыт авторов статьи в области промышленной безопасности динамического оборудования позволил проанализировать основные причины выхода из строя элементов компрессорного оборудования и выявить наиболее часто выходящие из строя детали для каждого типа обследованных компрессоров предприятий. За основу было принято компрессорное оборудование АО «Газпромнефть-МНПЗ» (г. Москва), ООО «Ставролен» (г. Буденновск), ООО «Лукойл-УНП» (г. Ухта), ПАО «Нижнекамскнефтехим» (г. Нижнекамск).

Основными видами повреждения материала динамического оборудования, в частности компрессорного оборудования, является коррозия и эрозия от воздействия среды, трещины, механические повреждения и непосредственно сам механический износ. Особенные требования предъявляются к компрессорам, осуществляющим компримирование углеводородных газов, которое приводит к резкому сокращению межремонтных пробегов, а также частым незапланированным остановкам, где основными неполадками является забивка поршневых колец коксом и полимером, чрезмерная выработка зеркала цилиндра, ухудшение работы сальников и т. д. [1].

Наиболее распространенным, исходя из практического опыта авторов статьи, компрессорным оборудованием нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств являются:

                    поршневые компрессоры;

                    центробежные компрессоры.

Рассмотрим каждый тип указанного компрессорного оборудования с определением наиболее часто выходящих из строя элементов.

Поршневые компрессоры.

Поршневые компрессоры широко распространены в нефтепереработке и нефтехимии. Принцип их работы основан на сжатии газа в замкнутом пространстве при уменьшении его объема [1]. Изменение объема происходит за счет возвратно-поступательного движения поршня в рабочем цилиндре. В настоящий момент на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях достаточно широко распространены как отечественные, так и компрессоры импортного производства. Особенностью поршневых компрессоров является их значительная мощность, передача больших усилий и крутящих моментов, а также наличие механического трения в узлах сопряжения.

Из поршневых компрессоров (рис. 1) наиболее широкое применение получили компрессоры с электроприводом, реже с приводом от паровых турбин. Поршневые компрессоры должны быть особенно точно изготовлены и по точности изготовления стоят в одном ряду с двигателями внутреннего сгорания. Основные детали поршневого компрессора представлены на рис. 2.

Наиболее опасным при эксплуатации такого типа компрессоров является их пуск, нагрузка (вывод на рабочий режим) и остановка, так как в эти моменты давление в компрессоре может достичь значений выше прочности цилиндров и деталей механизма движения [1], поэтому в это время требуется в особенности повышенное внимание обслуживающего персонала.

Рис. 1. Общий вид поршневого компрессора

 

Рис. 2. Основные детали поршневого компрессора: 1 — поршень, 2 — шток, 3 — крейцкопф, 4,5 — башмаки крейцкопфа, 6 — палец, 7 — втулка крейцкопфа, 8 — кольцо крепления пальца, 9 — шпилька, 10 — шатун, 11 — шатунные болты, 12 — шатунный подшипник

 

Основными видами повреждения рабочих элементов поршневого компрессора является:

                    коррозия и непосредственно сам механический износ от трения цилиндров, коленчатых (кривошипных) валов, клапанных гнезд (рис. 3), штоков (рис. 4);

                    фреттинг-коррозия посадочных мест валов, шатунных болтов (рис. 5).

К основным дефектам коленчатого вала относятся: износ трущихся поверхностей коренных и шатунных шеек, задиры на шейках, смятие и износ шпоночных пазов, появление трещин, изгиб вала.

Цилиндры (цилиндровые втулки) подвергаются интенсивному износу (выработке рабочей поверхности) от трения, что ведет к периодическому выходу этих элементов из строя. Штоки также интенсивно корродируют и на практике чаще выходят вследствие этого из строя.

Рис. 3. Коррозия (а) и трещина (б) на внутренней поверхности клапанного гнезда поршневого компрессора

 

Рис. 4. Точечная коррозия штоков поршневого компрессора

 

Шатунные болты работают в очень тяжелых условиях. Неблагоприятные условия эксплуатации могут способствовать их разрушению вследствие усталости материала в местах концентрации напряжений под действием переменной нагрузки и фреттинг-коррозии.

Рис. 5. Место образования фреттинг-коррозии на шатунном болте

 

При эксплуатации, организации и проведении ремонта поршневых компрессоров необходимо учитывать требования соответствующих нормативных документов, в частности [2].

Центробежные компрессоры.

В центробежных компрессорах (рис. 6) давление газа создается за счет центробежных сил, возникающих во вращающемся газовом потоке. Такого типа компрессоры составляют бóльшую часть на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности (до 70 % от всего объема компрессорного оборудования).

Рассматриваемая область применения центробежных компрессоров требует строгого соответствия их целевому назначению, поэтому необходимо в обязательном порядке учитывать требования нормативной документации по эксплуатации и ремонту центробежных компрессоров [3].

Рис. 6. Общий вид центробежного компрессора

 

Особенностями повреждения основных рабочих элементов центробежных компрессоров является:

                    коррозионный и эрозионный износ корпуса;

                    коррозионно-эрозионный износ лопаток направляющих аппаратов, вала (рис. 6), рабочих колес (рис. 7), промежуточных втулок;

                    фреттинг-коррозия посадочных мест валов роторов под полумуфты и упорные диски (рис. 8, 9).

В корпусе компрессора из-за вибрации, температурных деформаций, внутреннего давления газа, усилий затяжки крепежных деталей возникает сложное напряженно-деформированное состояние. В результате чего в корпусе могут появиться трещины, коробление, коррозия, эрозия.

Детали ротора во время работы в результате наложения действующих центробежных сил, динамических нагрузок со стороны потока рабочей среды и температурных деформаций также подвержены возникновению в них сложного напряженно-деформированного состояния. Выявляемые повреждения деталей роторов представлены на рис. 7–9.

2-ступень_Подшипник со стороны редуктора.jpg

Рис. 6. Коррозионное повреждение поверхности подшипниковой шейки вала ротора центробежного компрессора (материал — сталь 40ХН2МА)

 

Рис. 7. Коррозионное повреждение рабочих колес центробежного компрессора

 

Рис. 8. Обрыв конца зубчатого вала-колеса редуктора центробежного компрессора вследствие фреттинг-износа (материал зубчатого вала-колеса — сталь 40ХНМА)

 

Рис. 9. Фреттинг-коррозия на шейке вала ротора компрессора в месте посадки полумуфты (слабая посадка полумуфты — натяг 0,015 мм при допустимом 0,03 мм)

 

Как известно, увеличение продолжительности межремонтного цикла непрерывной работы является одной из первоочередных задач модернизации любого компрессорного оборудования. В последние годы активно ведется работа и в этом направлении. Основной тенденцией такой модернизации, в частности, центробежных компрессоров, является замена масляных уплотнений на сухие газодинамические, что повышает наработку на отказ компрессора на ≈ 25 %, и замена масляных подшипников системой магнитного подвеса, что позволяет избавиться от маслосистемы и повысить продолжительность работы компрессора еще в 2,5 раза [4]. Однако для реализации таких проектов по модернизации требуется глубокая реконструкция компрессорного оборудования, что на данный момент весьма проблематично. Таким образом, пока большую часть на предприятиях занимает компрессорное оборудование в стандартной комплектации, требуется учитывать существующие реалии.

Выводы.

Исходя из большого практического опыта в области промышленной безопасности динамического оборудования рассмотрено наиболее распространенное в нефтеперерабатывающем и нефтехимическом производстве компрессорное оборудование.

Рекомендуется при диагностировании такого или аналогичного указанному в статье компрессорного оборудования особое внимание уделять выявленным наиболее подверженным повреждению элементам.

 

Литература:

 

  1.                Абдурашитов, С. А. Насосы и компрессоры / С. А. Абдурашитов, А. А. Тупиченков, И. М. Вершинин, С. М. Тененгольц. — М.: Недра, 1974. — 296 с.
  2.                ОТУ-85. Общие технические условия по ремонту поршневых компрессоров. — Волгоград, 1985 г. — 364 с.
  3.                УО 38.12.007–87. Центробежные компрессоры. Общие технические условия на ремонт. — Волгоград, 1988. — 367 с.
  4.                Селянская, Е. Л. Модернизация центробежного компрессора — замена масляных подшипников магнитным подвесом ротора / Е. Л. Селянская, А. А. Губайдуллин // Компрессорная техника и пневматика. — 2010. — № 4. — С. 38–44.
Основные термины: компрессорного оборудования, динамического оборудования, поршневого компрессора, безопасности динамического оборудования, центробежных компрессоров, динамического оборудования нефтеперерабатывающих, промышленной безопасности, промышленной безопасности динамического, компрессорное оборудование, центробежного компрессора, строя элементов, диагностирования динамического оборудования, поршневых компрессоров, детали поршневого компрессора, в области промышленной безопасности, нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств, Поршневые компрессоры, строя элементов компрессорного, диагностирования компрессорного оборудования, нефтеперерабатывающих производств

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle