CAU TAO MAY NEN LY TAM

CHƯƠNG 3: CỤM MÁY NÉN CO2 Cơng đoạn nén khí CO2 thực máy nén khí ly tâm từ áp suất 0.12 barg lên áp suất 156 barg để đưa vào tháp tổng hợp, máy nén 20K1001 dẫn động Tuabin nước nhiệt Với áp suất khí nén cao, lại làm việc liên tục đóng vai trò quan trọng dây chuyền công nghệ của xưởng Urê, đó việc hiểu cấu tạo cách thức vận hành máy nén CO2 nhiệm vụ bắt buộc với kỹ sư vận hành của nhà máy đạm phú mỹ, để có thể vận hành an toàn hiệu quả Đặc biệt điều kiện tại, nhà máy chưa có máy nén CO2 dự phòng 1) Cấu tạo máy nén Hình: các bộ phận của máy nén 1.1.Vỏ máy (casing/house) Vỏ máy chi tiết có cấu tạo phức tạp, có khối lượng lớn, giá đỡ cho chi tiết khác Trong vỏ máy có ổ trục để đỡ trục máy, có khoang để dẫn khí Vỏ máy chế tạo thành nửa để thuận tiện cho việc tháo lắp Bên vỏ máy nén người ta lắp chi tiết: cánh dẫn, màng ngăng giữa cấp nén, rotor thiết bị bịt kín (seal) thiết bị khác… Hình: vỏ máy nén, cánh đinh hướng và rotor 1.2.Rotor máy nén Rotor cấu tạo từ phận: - Trục - Bánh công tác - Khới nối trục - Ổ đỡ - Đệm làm kín trục - Piston cân bằng - Miếng đệm của bánh công tác Hình: rotor của máy nén ly tâm • Trục máy nén ly tâm Trục để lắp bánh công tác lên đó nhận truyền động từ động dẫn động, quay với vận tốc cao để thực q trình nén khí Trục máy lắp vào các ổ đỡ vẻ máy Trục máy chế tạo bằng thép hợp kim Trục phận nhận truyền động từ động turbine hơi, quay với tốc độ cao để thực trình nén khí • Bánh cơng tác (impeller) Bánh cơng tác lắp trục máy quay theo trục máy để làm biến đổi động chất khí, thực q trình nén khí Bánh cơng tác của máy nén thiết kế chế tạo bằng phương pháp hàn Gồm đĩa nối với bằng cánh cong, chúng lắp cố định trục máy nén quay theo trục máy nén • Piston cân bằng Trong máy nén khí ly tâm nhiều cấp, lực áp suất tác dụng lên chiều của trục không cân bằng nhau, phía áp suất cao có lực tác dụng lớn Do vậy trục có xu hướng dịch chuyển về phía của nạp Sự dịch chuyển gây va đập, gây mài mòn chi tiết liên quan Ngăn cân bằng có tác dụng giảm bớt cân bằng Ngăn cân bằng phận gắn với trục gờm phần, phần phía cửa nạp chịu áp suất khí xả, phần phía cửa xả chịu áp suất khí nạp Theo cách phân tích lực vậy, kết quả lực tác dụng lên trục cân bằng Hình: minh họa nguyên lý hoạt động quả piston cân bằng (ngăn cân bằng) 1.3.Cánh định hướng (diffuser) Là kim loại đặt sát với bánh công tác, đóng vai trò dẫn hướng dòng khí từ cửa xả của cấp nén tói của nạp của cấp nén kế tiếp, cánh định hướng chế tạo bằng thép hợp kim Cánh định hướng gắn với vỏ không quay theo trục máy Hình: cánh định hướng của máy nén ly tâm 1.4.Hệ thống bôi trơn (lube oil system) Hệ thống bôi trơn của máy nén khí ly tâm có nhiệm vụ cung cấp dầu bơi trơn đến turbine khí, phần trùn động, ổ đỡ để giảm ma sát nhằm giảm mài mòn , làm mát còn có tác dụng làm Bơm dầu dẫn động từ động chính, nó hoạt động liên tục hút dầu từ thùng chứa tạo áp lực đẩy tới turbine khí, phần truyền động, ổ đỡ Để làm mát dầu bơi trơn, mạch dẫn dầu có bố trí thiết bị trao đổi nhiệt, để làm dầu bố trí lọc Do áp suất nhiệt độ dầu bôi trơn quan trọng, vậy hệ thống bôi trơn có gắn hệ thống báo động bằng chuông, áp suất dầu tụt xuống thấp qui định hoặc nhiệt độ dầu lớn qui định chuông kêu báo cho người vận hành kịp thời ngừng máy, có gắn phận tự động làm ngừng hoạt động của máy nén khí thơng số trở lên nguy hiểm Hình: hệ thống bôi trơn bằng dầu của máy nén CO2 • Thùng chứa dầu Hình: Bể chứa dầu bôi trơn cho máy nén Thể tích làm việc từ mức tối thiểu tới điểm giới hạn hút phút từ mức tối thiểu đến cửa hút của bơm phút với lưu lượng hoạt động bình thường Tất cả điểm thải có áp về bờn lắp đặt phía xa cửa hút của bơm, điểm thải không áp về bờn kết nối với bờn vị trí mức tối đa đưa qua phận loại khí dầu Đáy bồn làm dốc để có thể thải hết dầu bờn • Thiết bị làm mát Thiết bị làm mát dầu loại thiết bị truyền nhiệt kiểu ống – vỏ ống, đó dầu ống, tác nhân lấy nhiệt ống Hình: thiết bị làm mát cho máy nén Để có thể điều chỉnh nhiệt độ dầu cấp cho máy nén, đường bypass với van điều khiển lắp đặt o Nhiệt độ dầu sau làm mát khoảng 40-50 C • Thiết bị lọc dầu Hình: thiết bị lọc dầu bôi trơn cho máy nén Có khả giữ 90% vật thể có kích thước 10 µm giữ 99.5% vật thể có kích thước 15 µm Vật liệu làm lọc làm bằng giấy lọc hoặc bằng sợi Tối đa lọc có ống lọc Chênh áp lọc điều kiện 0.35 kg/cm2, chênh áp lọc tối đa cho phép 1.75kg/cm2 1.5.Hệ thống làm mát Khi nhiệt độ của khí nén tăng cao, tỷ số nén cao nhiệt độ nén lớn Nhiệt độ cao làm cho suất máy nén giảm, tổn thật công nén nhiều, làm giảm sức bền của chi tiết máy Do vậy phải làm mát máy nén khí khí nén Trong vỏ máy nén khí người ta làm áo nước, nước bơm nước đẩy tuần hoàn qua áo nước, thu nhiệt đưa bên Nước nóng làm mát bên lại tuần hoàn trở lại để làm mát vỏ máy nén khí Khí sau cấp nén nhiệt độ tăng lên cao, đó cần phải làm mát trước vào cấp nén Khí CO2 sau khỏi cấp nén, cho qua thiết bị làm mát trung gian Thiết bị làm mát trung gian thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống/vỏ, dòng CO2 ống nước làm mát cung cấp từ header qua van chặn vào phần vỏ của thiết bị trao đổi nhiệt, đó khí CO làm mát bằng nước 1.6.Thiết bị an toàn • Van xả và van bypass Ở máy nén khí ly tâm thường gắn thêm van bypass nối liền cửa xả với của nạp Thực chất chúng van an tồn Khi áp suất phía sau máy nén vượt trị số cho phép dễ xảy tượng sốc, lúc van xả mở để xả khí ngồi Với máy nén khí độc van bypass mở để đưa phần khí xả về của nạp để đảm bảo an toàn cho mơi trường xung quanh Với máy nén khí dẫn động bằng turbine, cần khống chế tốc độ không cho vượt qui định, phận có thể máy phát điện gắn vào trục turbine Khi turbine quay nhanh dòng điện phát lớn, đến trị số đó tín hiệu điện điều khiển đóng bớt van cung cấp đến turbine làm cho tốc độ không vuợt qui định Hình 5-13 Hình: minh họa ngun lý hoạt đợng của chốt an toàn của máy nén chạy bằng tubine nước Khi tốc độ bình thường, lò xo giữ chốt đối nằm chìm trục của turbine, lúc chua có tác động, tốc độ vượt trị số cho phép, lực ly tâm tác dụng lên chốt đối lớn thắng sức căng của lò xo, chốt nhơ ngồi trục tác động vào cần gạt thông qua hệ thống điều khiển đóng bớt van cung cấp nước làm cho tốc độ của turbine giảm xuống Đối với việc an toàn của hệ thống bôi trơn làm mát Nếu nhiệt độ nước làm mát cao, áp suất dầu bôi trơn thấp qui định có những thiết bị tác động làm cho chuông báo động hoặc làm ngừng hoạt động của máy nén khí 1.7.Hệ thống làm kin (seal system) hình: hệ thống làm kin máy nén CO2 Từ sơ đồ hệ thống seal cho máy nén ta thấy: Vòng đệm khuất khúc (labylinth seal): Vòng có dạng cưa, không chạm vào trục, để tránh làm hư hỏng trục chạm phải, vòng làm bằng kim loại mềm, giữa hình thành khơng gian, khí nén lọt vào khơng gian chúng đổi hướng chậm lại nhờ đó mà hạn chế rò rỉ khí nén sang cửa nạp Loại khơng ngăn hồn tồn lọt khí Hình: minh họa nguyên lý làm kin của vòng đệm kh́t khúc Ngồi làm kín khuất khúc, hệ thống seal máy nén còn có cấp làm kín nữa đó là: Primary seal secondary seal Seal bao gồm hai vòng : vòng tĩnh (primary ring) làm bằng vật liệu mềm cácbon, vòng tĩnh giữ vỏ thép không rỉ, dãy lò xo tác dụng lực ép vòng tĩnh tác dụng lên bề mặt của vòng động (mating ring) làm bằng kim loại cứng cácbít, vòng cố định với ống lót (sleeve) quay trục Hình: minh họa hoạt động của bộ phận làm kin học Sự làm kín lưu chất đạt hai bề mặt tĩnh động tiếp xúc với theo phương thức đặc biệt Các bề mặt làm kín có độ phẳng cực cao với hàng loạt rãnh xoắn ốc vòng động (mating ring) Khí dùng để làm kín cho Primary seal trích từ cấp cấp của máy nén tương ứng với vùng nén Tại hệ thống seal hầu hết khí làm kín qua làm kín khuất khúc vào máy nén, phần khí làm kín vent điểm vent Primary seal, phần nhỏ còn lại qua seal bằng khí ngồi theo đường vent Secondary seal Hệ thống khí ngăn cách sử dụng để ngăn không cho dầu bôi trơn vào bên hệ thống làm kín vào vùng nén Khí ngăn cách sử dụng khí N2, khí tách đưa vào thải vent đường vent Secondary seal, phần còn lại theo dầu về thùng dầu Hình: minh họa đường của làm kin 2) Nguyên lý hoạt động của máy nén CO2 từ xưởng Urê (0,13 bar, 45,5oC), qua thiết bị tách pha để loại bỏ giọt lỏng theo, sau đó khí vào cửa nạp của cấp nến thứ Khí CO hướng vào cánh cong của bánh công tác quay với tốc độ lớn Dưới tác dụng của lực ly tâm, dòng khí rãnh tăng tốc chuyển động hướng xa tâm trục quay Khi đến cửa xả, dòng khí qua thiết bị định hướng Khí qua thiết bị định hướng cửa xả vào vỏ máy (đồng thời nơi chứa khí nén) theo đường xoắn ốc, tiết diện dòng khí tăng dần nên khí giảm dần tốc độ, động của dòng khí biến đổi thành cơng nén, áp suất nhiệt độ khí tăng lên (4,7 bar, 203,1oC) Sau đó, khí cửa xả của cấp nén thứ nhất, vào thiết bị làm mát để nhiệt độ giảm xuống (44oC) rồi vào thiết bị tách lỏng,sau đó vào cửa nạp của cấp nén thứ hai Nguyên lý hoạt động của cấp nén thứ 2, 3, tương tự, với thông số sau 3) Các thống số công nghệ của cụm máy nén Thông số Thay đổi Nhiệt độ đầu vào cấp nén thứ Giảm ảnh hưởng Nếu nhiệt độ vào bậc nén thứ hạ 32oC, tạo thành Xử ly Trong hai trường hợp, phục hồi nhiệt độ bình thường cách điều chỉnh van điều nhiệt pha CO2 lỏng độc lập, làm hư hỏng nghiêm trọng bên máy nén Áp suất cấp nén thứ Tăng Lưu lượng thể tích tăng, phí điện Giảm Anh hương đến hiêu suất chất lượng sản phẩm tạo thành tháp tổng hợp đường nước làm mát thiết bị làm mát trung gian thứ Kiểm tra áp suất phản ứng Kiểm tra lưu lượng CO2 tới tháp tổng hợp độ mơ van xả Cài đặt lại điểm xả khí máy nén, điều áp suất cao áp suất phản ứng trước đưa CO2 vào tháp tổng hợp, sau cài đặt áp suất phản ứng Lưu lượng CO2 vào tháp tổng hợp Lưu lượng khơng khí thụ động Tăng Đường nạp liệu CO2 vào tháp tổng hợp bị tắc (trong trường hợp lưu lượng CO2 vào tháp tổng hợp giảm van xả tự động mơ) Rửa đường nạp liệu CO2 Giảm Tỉ lệ NH3/CO2 tháp tổng hợp tăng Tăng Tỉ lệ NH3/CO2 tháp tổng hợp giảm Trong hai trường hợp, điều khiển lưu lượng CO2 giá trị thiết kế điều chỉnh lưu lượng NH3 vào tháp tổng hợp Giảm Có thể xảy ăn mịn thiết bị Tăng lưu lượng khơng khí thụ động (có thể kiểm tra định kỳ cách phân tích hàm lượng O2 dịng CO2 Tăng Khí xả từ tháp rửa khí trơ trung áp T-1003 tăng đạt đến vùng nổ Giảm lưu lượng khí thụ động tới giá trị thiết kế Cuối ngừng đưa nước hấp thụ vào tháp rửa khí trơ trung áp theo cách này, khí xả vượt khỏi vùng cháy nổ 4) Các sự cố vận hành cụm máy nén HIỆN TƯỢNG Khi áp suất tăng bất thường, điều có thể tắc đường nạp liệu CO2 Nếu thời điểm, áp suất cụm tổng hợp cao áp tăng NGUYÊN NHÂN CÁCH KHẮC PHỤC Có thể tỉ lệ Kiểm tra nguyên NH3/CO2 H2O/CO2 nhân rửa đường khơng xác Nó ống bằng nước ngưng có thể tắc van cao áp điều khiển dòng stripper hoặc van điều khiển khỏi bình tách cácbamát Áp suất dầu bôi Thiếu dầu bôi trơn Đổ thêm dầu bôi trơn trước lọc trơn đúng mức qui định Hở mạch dầu bôi giảm thấp trị số trơn Kiểm tra xiết lại qui định mối ghép Điều chỉnh áp lực bơm nhớt không đúng Điều chỉnh lại áp lực của bơm nhớt Áp suất dầu bôi Bộ lọc bị tắc bẩn Súc rửa lọc trơn trước lọc Điều chỉnh áp suất Điều chỉnh lại áp lực tăng trị số qui bơm nhớt không đúng của bơm nhớt định trị số Nhiệt độ dầu bôi trơn vượt mức qui định Thiếu nước làm mát Cấp thêm nước làm mát Kiểm tra khắc Hệ thống làm mát có phục hư hỏng Nhiệt độ ổ trục Dầu bôi trơn không Kiểm tra hệ thống lên cao 70 C đủ bơi trơn, cấp thêm dầu bơi trơn Nhiệt độ khí nén cao Thiếu nước làm mát Cấp thêm nước làm mát Kiểm tra khắc phục Bơm nước hoặc quạt hư hỏng làm mát có hư hỏng Cặn bẩn bình Súc rửa bình làm mát nhiều làm mát Lượng cung cấp Hư hỏng đệm Kiểm tra thay khí nén giảm làm kín khí nén đệm mới với giảm áp suất Hở bề mặt lắp ghép Kiểm tra xiết lại của vỏ máy đúng lực, thay đệm bể mặt lắp ghép Khí nén lẫn nhiều Nước làm mát lọt Kiểm tra tìm nguyên nước vào máy nén khí nhân khắc phục Thiết bị phân ly nước làm việc không tốt Nước làm mát lọt vào khí nén bình làm mát trung gian hoặc làm mát sau Kiểm tra khắc phục kiểm tra khắc phục Máy nén khí bị Khơng đảm bảo độ Kiểm tra điều chỉnh rung động mạnh đồng tâm giữa trục máy lại độ đồng tâm nén trục động dẫn Thay ổ mới động Kê kích lại Ở trục bị mòn nhiều Nền đặt máy khơng phẳng Máy nén khí cấp Van an tồn bị hỏng Kiệm tra khắc phục khí nén cao hoặc điều chỉnh không điểu chỉnh lại mức qui định đúng Trong trình Điều giảm Sự lựa chọn thời vận hành không hiệu suất của máy nén gian bảo dưỡng định kỳ bình thường, tiêu cần thiết để máy nén thụ có thể tăng hoạt động tốt mặc dù thông số công nghệ tương tự 5) Quy trình vận hành máy nén 6.1.Công tác chuẩn bị  Kiểm tra hệ thống làm mát  Kiểm tra hệ thống bôi trơn  Kiểm tra bắt chặt của mối ghép  Kiểm tra thiết bị điều khiển, thiết bị an toàn  Khởi động hệ thống dầu bôi trơn, dầu đệm kín 6.2.Vận hành máy nén (khởi đợng) Đối với máy nén khí dẫn động bằng turbin, có mơ men khởi động lớn nên khởi động không cần đóng bớt đóng bớt van trước máy nén khí khơng cần mở van xả hoặc van bypass phía sau máy nén khí 6.3.Ngừng hoạt đợng (Tắt máy) Nếu máy nén khí cung cấp khí nén vào hệ thống có áp suất khơng ổn định (khơng có bình chứa khí nén) việc ngưng máy tiến hành bình thường bằng cách ngắt cầu dao điện, tắt động đốt hoặc dụng turbine động dẫn động giảm tốc độ áp suất khí nén hệ thống giảm theo cách từ từ vậy khơng xảy tượng sốc Nếu máy nén khí cung cấp khí nén vào hệ thống có áp suất cố định (có bình chứa khí nén van chiều) ngừng máy tốc độ giảm dần đến lúc áp suất khí nén máy nén tạo nhỏ áp suất hệ thống, lúc van chiều đóng lại khơng cho khí nén ngược lại máy nén đó máy nén quay, phần khí nén kẹt lại phía sau máy nén khí gây tượng sốc Do vậy để tránh tượng ngừng máy phải mở van xả hoặc van bypass phía sau máy nén khí Sau ngừng máy phải xả hết khí nén bình chứa ngồi Thực cơng tác bảo dưỡng hàng ngày sau ca vận hành 6) BẢO DƯỠNG KỸ THUẬT MÁY NÉN KHÍ LY TÂM: Thường xuyên vệ sinh bên ngồi máy nén khí động dẫnn động Kiểnm tra khắc phục rò rỉ đường ống dẫn khí, nước làm mát, dầu bơi trơn nhiên liệu Kiểm tra xiết lại mối ghép bằng bulông, đai ốc đúng lực xiết qui định Kiểm tra thay bánh công tác của máy nén khí Thay đệm làm kín chúng khơng đảm bảo độ kín Định kì thay nhớt làm hệ thống bơi trơn của máy nén khí động dẫn động Định kỳ súc rửa hệ thống cung cấp nhiên liệu của động đốt (các lọc thùng chứa nhiên liệu) Định kỳ rà lại xupap, kiểm tra điều chỉnh lại khe hở nhiệt của xupap cho động đốt tron Tra dầu mỡ vào ổ bị theo dẫn của nhà chế tạo Nguồn: http://petrowiki.org/Centrifugal_compressor