Φ1200合成塔異常劇烈振動的原因及處理

孫澤勝 金開進

(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

(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的罕見劇烈振動現象,并對振動的原因進行了分析、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,主要設備合成塔規格尺寸為:Φ1 200 ×134 ×21 110,容積 20.4m3,重量101 338kg。內件采用ⅢJD-1200規格尺寸為:Φ1 120×16 ×20 407,容積 13.14m3,重量 20 142kg,觸媒裝填量37 300kg。系統補氣由往復式壓縮機提供,循環氣由TC450壓縮機加壓后在系統內循環。

該合成塔在更換了新的內件、觸媒后于2009年1月初投入生產運行。期間,該設備在各種負荷下一直運行良好。但是在2009年6月底突然發生了極為罕見的合成塔劇烈振動的現象。

1 振動現象

1)振動首先出現在熱交出口至合成塔進口(反應氣入口)的Φ273×40高壓管線上。該管線的振動比較有規律,頻率約60次/min,有輕微的“當當”聲音,振動的幅度有10mm左右。同時發現固定該管的關卡有松動現象。該管線呈“Z”型,兩頭短,中間長,剛性弱,繞度大。

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

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。有時會出現整個塔體的劇烈振動,斷斷續續的。最大的振動出現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。振動通過管線傳導到相連設備上,導致系統內設備都出現了輕微的振動。下部四方頭處可以聽見有節奏的“當當”的清脆敲擊聲,120m外都能清晰聽見。緊急情況下,立即減負荷,甚至作好立即停車準備,以保證安全運行。在減至低負荷的時候,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、調節靈敏可靠,觸媒反應良好,氣體成分、壓力、溫度等工藝指標一切正常、穩定,無波動。檢查系統內所有設備的基礎及固定裝置等,未發現有松動、脫落的現象。

2 原因推斷

1)振動前,新換的內件就經歷過各種負荷、開機模式的運行,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,反應的氣體成分正常,操作調節手段正常,進出塔阻力正常,可以排除內件主要部件損壞,下部四方密封填料密封失效導致串氣、環隙氣偏流的可能,也排除了是內件損壞引起的振動。

3)如果在更換新內件中落入了異物,比如螺帽等在氣體流動帶動下引起撞擊內件引起振動。但是合成塔整體重量(合成塔外殼、內件、觸媒)達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,壓力平穩無明顯波動,內件阻力降正常,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,也找不到有關合成塔劇烈振動的相關文章報道。振動不解決,系統就不能開高負荷,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,發現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。

再仔細看四方頭內部,發現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致卸料管定位塊脫落振動?

圖1

圖2

4 原因分析

經計算,卸料管的自重加管內鋼球、觸媒重量約800kg。從結構上分析(見圖2),卸料管從內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。當定位塊脫落,卸料管就像一個懸吊的重錘。合成塔反應出口氣存在壓力的波動和系統固有的輕微振動,當反應出口氣流過卸料管外部時,其流道是Φ257×194的環形截面,會沖擊卸料管造成一定程度的振動。雖然反應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。當達到一定程度,卸料管就像一個重錘,以內件換熱器上部為支點,在卸料管的出口處施加力,使勁搖動合成塔內件,造成整個塔體的劇烈振動。當振幅達到一定程度時,就出現了圖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。合成塔是高壓設備,加上剛停車,系統只進行了充氮氣保護,不能隨便在四方頭內部找點進行焊接限位。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)一起壓進去即可。

檢修完畢開車后,通過加負荷未出現振動和撞擊聲現象。到目前又快運行1a了,一直平穩正常運行。

6 小 結

壓力高、重量大的特種設備在運行中發生劇烈振動的現象是很危險的,要及時停車處理。導致合成塔振動的原因不過是一塊小小的定位塊,所以化工設備的制作、安裝過程一定要仔細認真。切記差之毫厘,失之千里的道理,以免給化工生產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,化工機械工程師,1996年7月畢業于瀘州化工學校,現任四川美豐化肥分公司合成車間設備主任,主要從事設備管理工作。聯系電話:13708101544