Phục hồi rotor và nâng cao độ tin cậy cho máy nén khí

Bài báo giới thiệu giải pháp phục hồi rotor máy nén khí ly tâm tại Nhà máy Đạm Cà Mau, được thực hiện bằng nguồn lực trong nước trên cơ sở đánh giá hư hỏng, phân tích, định lượng lực dọc trục và độ bền đĩa chặn của rotor. Đồng thời, Công ty CP Phân bón Dầu khí Cà Mau (PVCFC) đã tính toán công suất thiết bị sau khi phục hồi để đảm bảo thiết bị vận hành tối ưu nhất.

PETROVIETNAM TẠP CHÍ DẦU KHÍ Số - 2020, trang 43 - 50 ISSN 2615-9902 PHỤC HỒI ROTOR VÀ NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CHO MÁY NÉN KHÍ Lê Thanh Hải, Trương Anh Tuấn, Nguyễn Văn Hiền, Nguyễn Thanh Tùng, Nguyễn Anh Khoa Cơng ty Cổ phần Phân bón Dầu khí Cà Mau Email: hailt@pvcfc.com.vn Tóm tắt Máy nén khơng khí ly tâm thiết bị quan trọng nhà máy hóa chất, lọc hóa dầu, độ tin cậy thiết bị ảnh hưởng đến vận hành an toàn ổn định nhà máy Chủ động công tác bảo dưỡng, sửa chữa tự phục hồi sửa chữa nguồn lực nước thực cơng trình/nhà máy Tập đồn Dầu khí Việt Nam (PVN), giúp tiết kiệm thời gian chi phí sản xuất Bài báo giới thiệu giải pháp phục hồi rotor máy nén khí ly tâm Nhà máy Đạm Cà Mau, thực nguồn lực nước sở đánh giá hư hỏng, phân tích, định lượng lực dọc trục độ bền đĩa chặn rotor Đồng thời, Cơng ty CP Phân bón Dầu khí Cà Mau (PVCFC) tính tốn cơng suất thiết bị sau phục hồi để đảm bảo thiết bị vận hành tối ưu Từ khóa: Độ tin cậy thiết bị, máy nén khí ly tâm, phục hồi rotor, hóc khí máy nén, Nhà máy Đạm Cà Mau Giới thiệu Hiện tượng hóc khí máy nén hay tăng áp khí đầu xả gây dội áp (surge) mối nguy máy nén khí ly tâm; dao động áp suất đầu máy nén, vận tốc dịng khí tượng đảo ngược dịng chảy Mỗi máy nén ly tâm có giới hạn áp suất vận hành tối đa dòng tối thiểu Ngồi điểm này, tượng hóc khí xảy Khi áp suất, vận tốc dịng khí đầu máy nén dao động, dẫn đến rotor dao động theo hướng dọc trục, gây cọ xát mạnh chi tiết quay chi tiết tĩnh, phá hủy mặt khí đặc biệt ổ chặn, đĩa chặn rotor bị va đập lực dọc trục (Hình 5), gây phá hủy nghiêm trọng [1] Để đảm bảo an tồn cho máy nén khí, hệ thống đường ống kết nối với máy nén khí lắp đặt van tuần hoàn van xả kết hợp hai (van xả áp dụng khí nén khơng ảnh hưởng đến mơi trường khơng khí, CO2,…) kết nối với điều khiển tự động kích hoạt van theo để đảm bảo giảm áp suất đầu máy nén khí giá trị cho phép (Hình 1) Hoặc giảm tốc độ vận hành cụm thiết bị để giảm lưu lượng áp suất đầu xả máy nén khí mơ hình hóa cố, tránh hư hỏng vận hành bình thường trình dừng khẩn cấp [2 - 5] Ở Việt Nam, nhà máy hóa chất, dầu khí có vận hành cụm máy nén ly tâm, việc cải tiến hệ thống điều khiển quan tâm như: mô tượng hóc khí để tối ưu cơng tác vận hành [6] hay thay đổi vật liệu thiết bị đo lưu lượng, thay đổi đường ống nhằm nâng cao độ tin cậy cho điều khiển máy nén khí [7] Đối với việc khắc phục hư hỏng rotor q trình máy nén khí bị hóc khí gây hư hỏng, theo tình trạng thiết bị có phương án khắc phục hay thay phận quan trọng như: rotor, phận làm kín, ổ trượt, ổ chặn Phục hồi rotor tuân theo tiêu chí tiêu chuẩn Viện Dầu khí Mỹ (API) sửa chữa rotor [8] tiêu chuẩn ISO [9] Áp suất Giới hạn công nghệ Tốc độ tối đa Giới hạn hóc khí Giới hạn cơng suất Trên giới có nghiên cứu tối ưu hệ thống điều khiển máy nén, logic, lắp đặt van điều khiển, thuật toán xác định giới hạn vận hành, giới hạn hóc khí Tốc độ tối thiểu Vùng vận hành thực tế Ngày nhận bài: 22/4/2020 Ngày phản biện đánh giá sửa chữa: 23/4 - 6/5/2020 Ngày báo duyệt đăng: 8/5/2020 Điểm giới hạn vận hành Vùng vận hành cho phép Lưu lượng Hình Đồ thị vận hành máy nén DẦU KHÍ - SỐ 5/2020 43 CƠNG NGHỆ DẦU KHÍ [2] J.J Jeffrey Moore, Augusto Garcia-Hernandez, Matthew Blieske, Rainer Kurz and Klaus Brun, "Transient surge measurements of a centrifugal compressor station during emergency", in Turbomachinery & Pump Users Symposia, 2009 [3] Robert C.White and Rainer Kurz, "Surge avoidance for compressor systems", in Turbomachinery & Pump Users Symposia, 2016 [4] Ahmed Hafaifa, Belhadef Rachi and Guemana Moulou, "Modelling of surge phenomena in a centrifugal compressor: experimental analysis for control", Systems Science & Control Engineering, Vol 2, pp 632 - 641, 2014 [5] Kamal Botros, Steven Hill and Jordan Grose, "Centrifugal compressor surge control systemsfundamentals of a good design", in Turbomachinery & Pump Users Symposia, 2016 [6] Vũ Đức Vinh Nguyễn Minh Đức, "Mô thuật toán sử dụng đa thức bậc điều khiển surge máy nén cao áp", 28/4/2016 [Online] Available: http://gas vietsov.com.vn/Pages/Details.aspx?itemid=153&c=1 [7] "Nâng cao độ tin cậy hệ thống điều khiển surge cho tổ máy nén cao áp", 20/8/2017 [Online] Available: http://gas.vietsov.com.vn/Pages/Details aspx?itemid=287&c=2 [8] American Petroleum Institute (API), Recommended Practice 687 - Rotor Repair", 2001 "API [9] "ISO 1940-1:2003: Mechanical vibration - Balance quality requirements for rotors in a constant (rigid) state Part 1: Specification and verification of balance tolerances", [Online] Available: https://www.iso.org/standard/27092 html [10] American Petroleum Institute (API), "API standard 617 Axial and centrifugal compressors and expandercompressors", 2002 [11] Klaus H.Lüdtke, Process centrifugal compressors basics, function, operation, design, application Verlag Berlin Heidelbe: Springer, 2004 [12] Atlas Copco Energas GmbH, "Instruction Manual Turbocompressor", AC Doc No IM_53138224_T_en_0_0, 2010 [13] Khin Nwe Zin Tun, "Design of centrifugal compressor impeller for power station", Vol 3, No 7, pp 1168 - 1171, 2014 [14] Michele Fontana, Leonardo Baldassarre, Andrea Bernocchi, Emanuele Rizzo, and Francesco Maiuol, "Axial thrust in High pressure centrifugal compressors: Description of a calculation model validated by experimental data from full load test", in 44th Turbomachinery & 31st Pump Symposia, Houston, TX, 2015 [15] Yves Bidaut and Dominique Dessibourg, "The challenge for the accurate determination of the axial rotor thrust in centrifugal compressors", in 43rd Turbomachinery & 30th Pump Users Symposia (Pump & Turbo 2014), Houston, TX, 2014 ROTOR REFURBISHMENT AND RELIABILITY IMPROVEMENT FOR CENTRIFUGAL AIR COMPRESSOR Le Thanh Hai, Truong Anh Tuan, Nguyen Van Hien, Nguyen Thanh Tung, Nguyen Anh Khoa Petrovietnam Ca Mau Fertilizer Joint Stock Company (PVCFC) Email: hailt@pvcfc.com.vn Summary The paper presents the rotor refurbishment solution for centrifugal air compressors at Ca Mau Fertilizer Plant, which was carried out entirely with domestic resources based on the results of rotor inspection and evaluation of the axial thrust force and the strength of rotor thrust disc Calculation of equipment capacity after refurbishment has also been performed by Petrovietnam Ca Mau Fertilizer Joint Stock Company (PVCFC) to ensure that the device operates at an optimal load Key words: Reliability, centrifugal air compressor, rotor refurbishment, surge, Ca Mau Fertilizer Plant 50 DẦU KHÍ - SỐ 5/2020 ... khiển surge máy nén cao áp", 28/4/2016 [Online] Available: http://gas vietsov.com.vn/Pages/Details.aspx?itemid=153&c=1 [7] "Nâng cao độ tin cậy hệ thống điều khiển surge cho tổ máy nén cao áp",... Institute (API), Recommended Practice 687 - Rotor Repair", 2001 "API [9] "ISO 1940-1:2003: Mechanical vibration - Balance quality requirements for rotors in a constant (rigid) state Part 1: Specification... accurate determination of the axial rotor thrust in centrifugal compressors", in 43rd Turbomachinery & 30th Pump Users Symposia (Pump & Turbo 2014), Houston, TX, 2014 ROTOR REFURBISHMENT AND RELIABILITY