石化机械（精选4篇）
石化机械 篇1
石油化工设备的安全运行是目前社会关注的重点,研究和开发高性能的安全监测系统,保证设备运行的安全性和可靠性,是十分必要的[1]。往复式压缩机作为现代石油化工工业中广泛使用的一种增压设备,由于其结构复杂且运行过程中激振源多[2],生产过程中故障发生率较高,而对其运行状态的监测手段却不够完善。目前对于往复式压缩机的在线监测多是采用电类传感器[3],如压电式加速度传感器,而化工工业对于现场用电的使用有着苛刻的要求,并且该类传感器存在温度稳定性差和信号无法进行长距离传输等诸多问题。光纤传感器是近年来发展迅速的一种检测手段,其具有频率响应范围大、本质防爆、抗电磁干扰及信号传输距离远等优势[4]。因此将光纤传感器用于压缩机等化工设备的安全检测具有非常大的意义。
笔者首先介绍了光纤光栅的传感原理,以虚拟软件LabVIEW作为开发平台设计了一套基于光纤光栅传感的用于往复式压缩机振动检测的系统。
1 光纤光栅传感原理
由耦合理论可知,只有满足布拉格条件的光波才能最大限度被反射,光纤Bragg光栅的反射或透射波长光谱主要取决于有效折射率neff 和光栅常数Λ[5],布拉格公式为:
λB=2neffΛ (1)
外界扰动使这两个参量中任何一个发生改变,均会使光栅波长发生漂移。对式(1)进行微分可得:
ΔλB=2·Δneff·Λ+2·neff·ΔΛ (2)
有外力作用时,其有效折射率neff 和光栅常数均会发生改变。外力作用于光纤光栅,光弹效应使折射率发生改变,而外力引起的形变则使光栅常数Λ发生改变;外界温度发生改变时,热膨胀引起的形变导致光栅常数Λ改变。先忽略温度与应力交叉敏感,波长漂移量则为:
undefined (3)
式中 α——材料膨胀系数;
ξ ——热光系数;
pe ——有效弹光系数。
当外界的振动干扰作用于FBG时,会产生一个周期性的应变,FBG中心反射波长也将产生同周期的漂移。通过检测周期性的波长漂移信号就可以达到对振动量检测的目的。
2 实验系统组成
振动在线监测系统,主要是通过布置在压缩机关键部位的光纤光栅加速度传感器,将采集到压缩机的振动状态信号进行软件处理,从而得到压缩机的运行状况。
2.1 系统硬件组成
系统硬件主要有:光纤光栅解调仪、高灵敏度光纤光栅加速度传感器和光纤耦合器。其中光纤光栅加速度传感器采用本实验室自制产品,其测量范围为±25m/s2,频率测量范围为3～65Hz,灵敏度50pm/(m·s-2)。光纤光栅波长解调设备采用美国Micon Optics公司的OS-130型解调仪,该设备解调频率为1kHz,波长分辨率为1pm。由于所测压缩机的转速为333r/min,根据往复式压缩机振动检测标准和采样定理,计算振动烈度需要检测主频的十倍频,即55.5Hz,每个周期需要超过10个采样点才能相对准确的计算幅值,所以采样频率至少要大于600Hz,本实验采用的OS-130型解调仪完全可以满足要求。
2.2 系统软件组成
系统软件部分采用美国NI公司的LabVIEW进行编写。压缩机振动监测系统软件部分主要包括:数据解调、信号滤波 、振动有效值计算、结果的输出和保存。在系统中,使用振动烈度(振动速度有效值)作为压缩机振动评价量。软件部分主要是通过时域及频域分析,得到振动烈度、历史趋势图、三维瀑布图,为压缩机状态监测和故障分析提供有用数据。整个系统结构如图1所示。
2.2.1 数据的传输与解调模块
UDP协议在传送数据的过程中没有建立连接,也不进行检查,因此在优良的网络环境中,其工作效率较TCP协议高,故采用UDP/IP作为解调仪与工控机通信协议。由于解调仪与工控机之间的通信协议是以UDP/IP作为底层通信承载,所以数据通过解调仪传输到计算机,必须通过数据解调才能作为后续数据处理的数据源。程序中对于数据的解调是依靠LabVIEW中UDP模块函数来编写。
2.2.2 数据分析模块
数据分析模块主要是将解调后的波长信号转变加速度信号,然后进行时域和频域分析。时域分析包括振动总量和相关;频域分析包括FFT和功率谱。
在对所采集的信号进行分析之前,需要进行一系列的数据预处理,包括工程单位的转化、滤波等。程序中,滤波器选用了巴特沃兹低通滤波器对信号进行滤波处理。FFT点数的选择将直接影响FFT的结果,由于系统需要在线实时分析并显示结果,故将FFT点数设置为512。在时域分析中,首先将采集到的波形信号转化成加速度信号,再对加速度信号进行换算,计算出设备的振动烈度,并以柱状图的形式示出。该模块的部分程序框图如图2所示。
2.2.3 数据显示与控制模块
数据显示模块主要包括机组概貌图、单值棒图、时域波形图、振动趋势图、FFT图和三维瀑布图。根据需求,在LabVIEW的前面板上选择所需的控件,对所选控件进行控件自定义,最后在前面板上把所有控件组合排列后构成用户界面。系统中,将不同的显示项目分页放置,通过按钮点击可以实现界面跳转。在不同的数据显示项目中,旁边都给出了图中数据的一些详细信息。例如在振动趋势图中,在图的右侧给出了振动总量的最大值和最小值;对于FFT频谱图,利用LabVIEW中波形波峰监测函数,在FFT频谱图的右侧也列出了图中峰值及各个峰值所对应的频率。
另外,考虑到LabVIEW控件显示三维瀑布图效果不佳,程序中采用动态链接技术,不仅可以实现该功能,也有助于节省内存。通过VB编程实现后生成动态链接库DLL,在LabVIEW中调用该DLL,完成三维瀑布图功能的实现。
2.2.4 数据保存与查询模块
数据分析结果需要实时的保存到数据库中,这样就可以通过数据查询对数据进行回放,也可以作为历史数据方便后期的查询。系统中的数据保存与查询模块通过LabSQL来连接Access数据库。LabSQL 与数据库之间是通过 ODBC 连接,这需要在Access数据路中先建立好数据库及所需表格,然后在 Windows ODBC数据源中创建数据库的数据源名称DSN,再将数据源中的数据库路径指向Access环境下建好的数据库。程序中,运用数据库语言中INSERT和SELECT语句来完成数据库的写入和记录集的查询。
3 振动测试实验结果
为了测试系统的可行性和实用性,用该系统在某石化公司的往复式氢气压缩机上进行了测试。测试以GB-T777-2003为依据,对压缩机汽缸端部的3个相互垂直方向进行振动测试,最后测得的振动烈度有效值分别为:径向垂直方向2.2m/s,径向水平方向2.0m/s,和活塞往复方向2.5m/s。参照JB/T 8541-1997标准3个方向的振动烈度均低于2.8m/s,对于平衡对称式压缩机,2.8m/s值的烈度等级为A级——优秀。并且该测试结果与用手持式振动测试仪所测试结果相符,因此认为本测试系统所测试的结果有效。
4 结束语
利用虚拟仪器开发平台LabVIEW,开发了一套基于光纤光栅的振动在线监测系统,将光纤传感技术应用于石化设备的振动的在线监测。与其他同类监测系统相比,该系统不仅拥有一般分析、显示、保存功能外,安全性能也得到很大的提升。系统的监测数据保存于数据库当中,为随后的故障诊断的研究和开发提供了数据和软件支持。
摘要：提出了应用光纤传感技术对石化设备进行振动监测的方法。开发了基于虚拟仪器Lab-VIEW的监测系统,分析了故障判断原理。该系统既实现监测数据的远程传输与在线分析功能,又具有完善的离线分析与显示功能。利用该系统对某型号往复式压缩机进行了现场测试,结果表明该系统具备了对石化设备进行实时监测的能力。
关键词：石化设备,光纤传感,振动监测,LabVIEW
参考文献
[1]刘卫华,郁永章.气阀故障诊断的试验研究[J].压缩机技术,2001,(2):3～5.
[2]吴庆魁.往复式压缩机振动分析技术[J].广东化工,2011,38(4):206～207.
[3]陈云,江志农,高金吉.基于LabVIEW的大型往复式氢气压缩机组在线监测系统开发[J].北京化工大学学报,2003,30(2):63～65.
[4]姜德生,何伟.光纤光栅传感器的应用概况[J].光电子.激光,2002,13(4):420～430.
[5]廖延彪,黎敏.光纤传感技术与应用[M].北京:清华大学出版社,2008.
石化釜用机械密封失效问题的探讨 篇2
1 釜用机械密封失效的简要介绍
在釜类反应的设备中,机械密封属于精密的零件部件。釜用机械密封是解决搅拌轴密封的一种理想方式,其类型根据密封面的对数,可以分为单端面机械密封和双端面机械密封两种。依据统计的釜用机械密封研究资料说明,大约有50%釜维修的原因是机械密封。将近有一半的釜在经过长达半年的运行时间后,就会发生机械密封失效的问题。虽然这些统计数据的准确性和有效性无从考察,但是这也同样能够说明密封是易损件的重要特征。在釜用机械密封失效的问题上,应该充分结合实际情况,认真分析密封失效现象产生的具体原因,并总结出相应的解决方法,从而确保釜用机械密封的稳定性。
2 釜用机械密封失效形式的分析
石化釜用机械的失效形式有很多种,现对以下五种主要的密封失效形式进行探讨。
2.1 摩擦副端面之间产生的泄露
摩擦端面之间产生的密封泄露大致可以分为三方面。第一,端面之间产生了异物。产生这种现象的最主要原因是未能完清除端面之间的污物,装配过程中为进行充分的清洗。这种情况发生时需要将端面上的污物及时清除并重新组织装配。第二,端面不够平整。若端面的粗糙度和平面度没有达到规定的要求,或端面在使用前就已发生损坏,就会导致泄露。更换新的密封环或者对密封环重新进行抛光是解决该问题的有效措施。第三,安装错误。非补偿环在安装时要保持倾斜,对于安装压盖出现倾斜的现象,应重新进行安装。安装的设计尺寸不能达到设计图纸要求时,也应该及时按照安装说明予以重新调整。
2.2 底座与箱体结合面之间产生的泄露
底座与箱体结合面之间产生的摩擦是釜用机械密封失效的形式之一。以下几种是具体的失效情况以及对应的解决方法。
若密封圈或垫片受到损伤,应该进行更换或修复;当螺栓的力不足,密封圈或压缩片不能将接触面上不平整的凹坑填满时,需要加大螺栓的力或者改用较软的垫片,原因是内压总会使密封底座与箱体的端面处于趋于分离的状态。因此通常采用厚度小于1mm的聚四氟乙烯垫片,假若螺栓的受力不均与,座底单边锁紧,应该重新调整螺栓的力;当安装时由于未清洁而导致异物进入,则应该及时清除异物并更换受损的密封圈和密封垫片;当底座和箱体配的端面存在缺陷时,例如刻痕,凹痕等,应及时采取修正或涂步液体密封胶的措施;当底座发生因刚度不够而发生变形时,则需要更换刚度符合要求的底座。
2.3 补偿环辅助密封圈处出现的泄露
补偿环辅助密封圈处出现的泄露是釜用机械密封失效比较常见的形式。首先,密封圈安装过程中出现的损伤,如橡胶质件表面的划痕,V型圈安装时划伤的唇口都是密封失效问题产生的具体原因。此外,轴上的链槽也会对密封圈造成一定的损伤。因此,安装密封圈时应该使用专业的工具,防治其遭到损坏。其次是辅助密封圈产生的质量问题。当橡胶密封圈的压缩率不符合规定的要求或者端面出现超差尺寸时,会产生过度修边,缩裂,留痕等一系列质量问题,需要更换合格的产品[1]。最后是轴表面存在缺陷或具有腐蚀、麻点等现象,这时需要及时更换陶瓷等材料。
2.4 非补偿环辅助密封圈处出现的泄露
非补偿环辅助密封圈处出现的泄露具体可以分为四方面的原因。第一,安装方面出现的错误。如在V形圈的安装过程中,其凹面应当保持在介质一端,若方向装反,则会发生泄漏。第二,当密封圈的材料与介质不能很好地相容时,应该选择合适的密封圈。第三,若底座的公差尺寸未能达到设计的要求时,需要及时更换。第四,密封的质量不达标时,选择更换成合格的产品。
2.5 轴套与轴之间产生的泄露
轴套处的泄漏量与其他通道处泄漏量最大的区别是其具有稳定性。轴套与轴之间产生的泄露,一般是由于密封圈和垫片质量不合格或发生损伤,安装不当等原因造成的。
3 密封失效的原因分析及解决方法
3.1 腐蚀引起的危害
化学腐蚀和电化学腐蚀对机械密封件的使用寿命会造成严重的威胁。腐蚀对密封件的的使用功能造成直接的破坏。大量实践证明,压力,温度以及速度都会加大密封件腐蚀的程度,密封件的腐蚀速度会随着温度的上升而逐渐加快。化工釜用机械的密封件尺寸较小,精密程度较高,因此通常需要选择更加抗腐蚀的材质[2]。对于直接与介质进行接触的密封件,则应该根据化工机械密封系统的具体使用要求来选择,因为先关腐蚀手册中的材料数据往往都是静态的,而对于化工机械来说,其工艺操作过程中介质是相当复杂的。除此之外,在对强腐蚀性的液体进行处理时,采用密封双端面能够有效降低腐蚀对密封件的损害。
3.2 热负荷对材料的损伤
当机械密封发生失效时,摩擦副的端面往往会产生极其系的径向裂纹,这种径向裂纹在出现水泡痕迹时甚至会导致龟裂现象的产生。其实,造成这种情况最主要的原因是热负荷对密封材料造成了一定的损伤,特别是对于以陶瓷或者硬质合金为材质的密封面来说,更容易导致径向裂纹和龟裂现象的发生。造成较大摩擦热的因素有很多,包括较高的操作温度,介质表现出较差的润滑性,组合材料不恰当的配对组合等。化工釜用机械在使用中若不能及时地散发摩擦产生的热量,就很有可能导致热裂纹的产生。减少摩擦热负荷对化工釜用机械密封件的损失,则可以从降低荷载,改变端面面积比例,利用静止类型的密封添加倒流套,强制性对循环流体进行冷却以及在密封端面上设计动力流体槽等方面进行解决。
3.3 磨损产生的痕迹
磨损过程中产生的痕迹能够准确地体现运动与磨损之间的具体联系。比如说,磨损产生的痕迹均正常,且好各个零件之间配合良好,则说明传动部分具有良好的同轴度。在这种情况下,若密封端面依然出现泄漏现象,则极有可能是密封自身原因造成的。若泄漏量是稳定的,则基本就可以证明泄漏并未发生在两个端面之间,而是发生在其他部位。端面产生的磨损越宽,就表示传动部分的同轴度越差。化工釜用机械设备密封在运行一段时间以后,摩擦端面未产生摩擦现象,则基本可以说明密封在刚开始使用时就已经发生了密封失效。不良的同轴度和不好的浮动性会导致硬质端面出现比较深的沟槽。当震动一旦引起密封端面出现分离时,就会导致侵入的颗粒嵌入碳质端面较软部分,从而造成对硬质端面的磨削,最终使其发生严重的磨损。由此可见,若使釜用化工机械密封以及配置材料在介质材料中工作,则需要选择硬质端面。
4 结语
以上内容主要通过对机械密封失效的简介以及对密封失效形式的详细分析,总结出了密封失效的具体原因和对应的解决方法。对石油化工釜用机械密封失效问题的探讨,对帮助石化企业提高应用机械密封技术的水平,优化其设计结构,减少机械故障的发生有着十分重要的意义和价值。
摘要：釜用机械密封是解决搅拌轴密封的一种理想方式,而泄露则是石化釜用机械密封失效的主要形式。该研究将主要对釜用机械密封失效的形式、密封失效的原因以及解决密封失效性的方法进行分析和探讨。
关键词：釜用机械,密封失效,原因分析,对策
参考文献
[1]高武民.机械密封的失效原因分析及实际应用[J].石油化工设备技术,2002(2):53-56.
石化机械 篇3
石化行业中使用的离心泵大多是用以输送危险介质的设备, 这些易燃易爆剧毒的介质在输送过程中一旦泄漏就会对工作人员造成极大的伤害, 同时也会破坏环境, 在高度重视安全生产和环境保护的今天, 泵用机械密封的正确使用及维护, 确保它不泄漏就显得格外重要。
2 结构
机械密封其实是一种动态密封, 它是通过弹性元件的弹力和介质的轴向作用力相互作用, 达到平衡从而实现的密封。泵用机械密封的种类非常多, 有小弹簧的, 波纹管的等等。但是, 泵用机械密封常见泄漏点都集中在以下几处:动环端面处与静环端面处、动环与辅助密封圈处、静环与辅助密封圈处、轴套和动环之间以及泵盖和压盖处。
3 造成泄漏的原因
上述的几处一旦出现泄漏就直接会导致密封的失效, 在泵运行的过程中我们可以通过机封泄漏的现象来分析机械密封产生泄漏的具体原因。
3.1 机泵长周期的运行
运行时间长是造成机封泄漏的主要原因之一, 具体现象为:泵用机械密封在长时间的运行之后, 整个转子的轴向窜量会越来越大, 轴与辅助密封的过盈量越来越大, 动环与轴的摩擦力也会越来越大, 在机泵的运行过程中动静环磨损却得不到位移补偿, 解决这种现象的办法是:定期将机泵切换运行对机封进行检查和维护, 回装时一定注意轴向窜量要小于0.1mm, 轴与辅助密封在安装时也不能过紧, 要保证动环可以在轴上灵活转动。
机泵在运行的过程中, 很有可能会出现泵轴的周期性振动。这种现象会极大的影响机械密封的使用寿命, 解决的办法是:参照国家标准进行检维修, 避免这种现象造成的机械密封失效。介质不干净, 如果介质中颗粒较大, 会造成摩擦副的泄漏, 要及时清理泵入口的过滤器。介质腐蚀性较大, 如果密封圈被介质腐蚀造成泄漏, 就要考虑提高材质的等级了。
3.2 现场操作人员的经验缺乏
安装时一定要严格按照国家标准, 尽量避免因为安装原因导致的机械密封失效。机泵运行过程中出现的泄漏泵用机械密封在静试后, 机泵运行时产生的离心力会阻碍介质的泄漏。所以运行时的机封泄漏大多是因为动静环摩擦副磨损所导致的。造成的原因有以下几点: (1) 现场操作人员缺乏经验、操作不正当造成摩擦面分离; (2) 安装时过紧, 导致摩擦面磨损; (3) 如果动环密封圈过紧会造成弹簧无法调整; (4) 介质不干净, 有颗粒物进入摩擦副, 造成动静环磨损。
4 检维修过程中要注意的问题
在日常的检维修过程中, 大家经常会有一些误区, 主要是因为对机械密封的一些附属零部件的密封原理出现错误理解。以下就对这些情况做一些说明。
安装时弹簧的压缩量并不是越大越好, 安装时弹簧的压缩量过大会导致摩擦副的摩擦受损, 安装时过度的压缩会让弹性元件失去预紧力, 从而使机械密封失效。
动环密封圈不是越紧越好, 安装时动环密封圈如果太紧, 使得密封圈和轴套的摩擦受损从而造成密封的泄漏, 同时也会造成弹簧的疲劳使其失去预紧力。
静环密封圈也不是越紧越好, 静环密封圈在平时的运行过程中处于静止状态, 稍紧的密封效果确实会好一些, 但过紧也必然是不利的, 它会造成静环过度变形, 同时引起静环的破损。
参考文献
[1]通用机械.2004 (5) .
石化机械 篇4
我厂开展起重机维修业务近30年来,大修或专项修理过的汽车式起重机小至8t大至500t级,履带式起重机小至15t大至1000t级不等。用户遍及国内20个省市的200多家企业。近年来,随着我国建设单位海外建设任务的增加,我厂的起重机维修业务也随之拓展到国外,先后到苏丹、沙特、柬埔寨等国家为用户提供起重机修理服务,及时的故障排除及维护,为施工的顺利进行提供了可靠的保障。
在维修事故车方面,我厂也积累了丰富经验。因翻车事故而损坏的起重机,经我厂修复后能完全恢复原车技术性能。无论是臂杆或油缸弯曲,甚至折裂,还是转盘撕裂或车架变形,我厂都能无一例外的予以修复。而我厂成功修复河南洛阳的利勃海尔300t起重机,江苏南京的德国克虏伯200t起重机,山东济南日本多田野150t起重机和山西太原加藤160t起重机等几十台大吨位事故车,便是很好的例证。
我厂维修用固定资产1000万元,维修厂房6000m2,通用和专用设备齐全,检测及试验设备成龙配套,专业技术施工人员150余名,其中中高级技术职称的工程技术及技师20多名,80%的生产骨干都具有20多年的维修经验,全部接受过日本加藤、多田野;美国格鲁夫及马尼托瓦克专家的技术培训。
我厂愿以精湛的维修技术、雄厚的装备实力,充足的零件储备和便利的零件采购渠道,可靠的维修质量保证,竭诚为广大用户提供优质、快捷的维服务。
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