Johdanto
Kiinassa toteutettavan laajan-hiilen-maakaasun ja{2}}maakaasun hankkeen ensimmäisessä vaiheessa on kaksi 48 000 m³/hilmanerotusyksiköt, joka tuottaa ensisijaisesti laadukasta happea, typpeä ja käyttöilmaa koko laitokselle. Nämä yksiköt on suunnitellut ja valmistanut Hangzhou Oxygen, ja rakentamisen ja asennuksen vastasi Sinopec No{1}} Company. Yksiköt hyödyntävät nestemäisen hapen sisäistä puristusprosessia, ja ilmakompressoriyksiköt käsittävät ilmakompressorin, höyryturbiinin ja tehostimen. 5.9.2011 sarja höyryturbiineja sai yksittäisen käyttöönoton onnistuneesti päätökseen ja 6.11.2011 ilmakompressoriyksiköt yhdistetyn käyttöönoton. Ylijännitetestauksen jälkeen kaikki suorituskykyindikaattorit täyttivät suunnitteluvaatimukset. Kolmen-kuukauden käyttöönottoprosessin aikana havaittiin lukuisia suunnittelu- ja toimintaongelmia. Nämä ongelmat saatiin kuitenkin ratkaistua yksitellen kaikkien toimeksiantajien yhteisillä ponnisteluilla. Seuraavassa on yhteenveto käyttöönoton aikana ilmenneistä ongelmista tiedoksi.
Päähöyryjärjestelmä
Päähöyrylinjan virtausmittari vaikuttaa tyhjennysaikaan
Kun päähöyryputken tyhjennyssuunnitelmaa kehitettiin, kun otetaan huomioon pikasulkevan venttiilin tyhjennystulpan pitkä valmistusjakso, päähöyryputken viimeiseen mutkaan asennettiin väliaikainen tyhjennyslinja, joka ohitti nopean-sulkuventtiilin. Tärkeimmät suunnitelmatiedot sisälsivät: argonkaarihitsaus pohjamaalaukseen tasaisen sisäpinnan varmistamiseksi; nousuputken peittaus ja hiekkapuhallus noin 3 metrin päässä viimeisestä mutkasta pikasulkuventtiiliin-; ja kylmäleikkaus ja manuaalinen puhdistus sekä endoskooppitarkastus väliaikaista tyhjennyslinjaa poistettaessa puhtauden varmistamiseksi. Varsinaisen puhdistuksen aikana turbiinin virtausmittari päähöyryluukkuventtiilin ja pikasulkuventtiilin -välissä ei kuitenkaan ollut vielä saapunut, joten päätettiin puhdistaa tämä putkilinjan osa ensin. Puhdistuksen päätyttyä höyryvirtausmittari asennetaan ja tarkastetaan edellä mainitulla menetelmällä. Viikko päähöyryputkiston puhdistamisen jälkeen se läpäisi kuuman ja kylmän kohdetestin. Kun tilapäinen tyhjennysputki poistettiin virtausmittarin asentamista varten, huoli putken toissijaisesta saastumisesta sai ulkomaiset asiantuntijat tarjoamaan kaksi vaihtoehtoa: toinen oli asentaa vain putkisto ennen pikasulkuventtiiliä asentamatta virtausmittaria ja suorittaa sitten yksikön koekäyttö. Kun yksikkö oli luovutettu kokonaan, virtausmittari asennetaan tarpeen mukaan. Toinen oli asentaa virtausmittari, mutta säilyttää väliaikainen tyhjennysputki väliaikaisesti, jatkaa tyhjennystä ja poistaa väliaikainen tyhjennysputki kohdetestin läpäisyn jälkeen ja asentaa sitten putkisto takaisin ennen pikasulkuventtiiliä. Lopulta puhdistusta jatkettiin virtausmittarin asennuksen jälkeen, mikä pidensi puhdistusaikaa noin viikon.
(2) Höyryeristystoimenpiteiden toteuttamatta jättäminen johti melkein höyryyn{1}} liittyvään loukkaantumiseen
Yhtiön höyryjärjestelmä hyödyntää pääputkijärjestelmää. Teho-korkeapaineisen-höyryn rajaventtiilin jälkeen on korkeapaineinen{2}}höyryn pääputki. Tämä pääputki on kytketty rinnan 8,5 MPa korkeapaineiseen höyryn pääputkeen ilman erotusta, puhdistusta ja metanointia varten sekä 5,0 MPa, 2,0 MPa ja 0,8 MPa höyryn kuumennus- ja paineenalennusjärjestelmiin. Kun ASU:n päähöyryputki oli tyhjennetty, korkeapaineinen höyryrajaventtiili suljettiin ja ASU alkoi asentaa putkistoa ennen pikasulkuventtiiliä. Jäännöspaineen estämiseksi putkilinjassa ASU:n ensimmäisen ja toisen sarjan päähöyrysulkuventtiilit avattiin kokonaan ja putkilinjan päähöyrynpoistot avattiin kokonaan. Kuitenkin samalla, kun ulkomaiset asiantuntijat tarkastivat päähöyryputken laipan ja pikasulkuventtiilin suuren höyrylaipan välistä suuntausta ja välystä, höyrylaipasta tuli yhtäkkiä vettä ja höyryä. Onneksi kukaan ei loukkaantunut. Myöhempi tutkimus paljasti, että kaasutusjärjestelmässä oli käynnissä 5,0 MPa:n höyryhuuhtelu. Tämä läheltä{19}}pito toimii muistutuksena yhtenäisen koordinoinnin ja komennon varmistamisesta ensimmäisen käynnistyksen aikana, jotta vältetään turvallisuusonnettomuudet ristiin{20}}käyttöönoton aikana. Lisäksi, kun tarkastetaan laitteita ja putkia, jotka käsittelevät vaarallisia aineita, kuten korkeita lämpötiloja, korkeapaineisia, syttyviä, räjähtäviä ja myrkyllisiä aineita, on ehdottomasti varmistettava järjestelmän eristäminen ja vahvistettava suojalevyt, jotta suuret turvallisuusriskit voidaan poistaa lähteellä.
Voiteluöljyjärjestelmä
Öljynjäähdytin vaikuttaa öljynpuhdistukseen
Ilmakompressoriyksikön öljynpuhdistusprosessin aikana suoritetaan ensin kehonulkoinen kierto. Tämä sisältää ylemmän-öljyputken ja paluuöljyputken oikosulkemisen letkulla, suodattimen lisäämisen ylempään öljyputken liitäntään ja voiteluöljypumpun käynnistämisen kiertämään 4-6 tunniksi. Tämän jälkeen suodatin poistetaan tarkastusta varten. Kuitenkin yli kuukausi öljyjärjestelmän puhdistuksen jälkeen suodatin poistettiin tarkastusta varten ja sieltä löytyi mustia, kovia hiukkasia. Analyysi ehdotti, että öljynjäähdytin oli ollut paikalla-pidempään, mikä aiheutti hapettumista ja ruostumista lämmönvaihtimen kotelon sisällä, jonka voiteluöljy oli kuljettanut putkiin. Öljynjäähdyttimen purkaminen ja tarkastus paljasti rungossa merkittävää ruostetta. Toimenpiteisiin ryhdyttiin, mukaan lukien korkeapainevesisuihkuhuuhtelu, ilmakuivaus ja kotelon hiekkapuhallus. Tämän käsittelyn jälkeen öljypumppu käynnistettiin ja 3-4 huuhtelujakson jälkeen öljyn laatu todettiin hyväksyttäväksi.
Voiteluöljysäiliön puhdistaminen aiheutti voiteluöljyn toissijaisen saastumisen.
Kun voiteluöljyjärjestelmä oli huuhdeltu, voiteluöljy pumpattiin pois ja puhdistettiin. Insinööriosaston, valvontayhtiön ja ilmanerotuslaitoksen tarkastuksen jälkeen voiteluöljy täytettiin uudelleen. Näytteenotto ja analyysi uudelleentäytön jälkeen paljasti kuitenkin, että voiteluöljyn vesipitoisuus oli noussut 78 × 10-6 ennen puhdistusta arvoon 680 × 10-6, mikä ei täyttänyt öljyn laatustandardeja. Siksi tyhjiööljyn suodattimen sisääntulo oli yhdistetty öljysäiliön pohjassa olevaan tyhjennysventtiiliin ja ulostulo säiliön yläosassa olevaan täyttöaukkoon. Tyhjiööljynsuodatin käynnistettiin sitten kierrättämään ja suodattamaan voiteluöljyä säiliössä. Näytteenotto ja analysointi kolme päivää myöhemmin paljastivat, että voiteluöljyn vesipitoisuus oli palannut alle 160 × 10-⁶ -standardiin. Myöhemmässä analyysissä todettiin, että toissijaisen saastumisen ensisijainen syy oli sadevesi, joka pääsi voiteluöljytynnyreihin, kun niitä säilytettiin ulkona. Voiteluöljy pumpattiin sitten vedellä täytettyihin tynnyreihin, mikä aiheutti toissijaista kontaminaatiota.
Ilmajäähdytyssaari ja lauhdejärjestelmä
Ilmanerotusyksikkö koostuu pääasiassa kuudesta muuttuvataajuisesta-tuulettimesta, kahdesta lauhdepumpusta, kahdesta tyhjennyspumpusta, kuumakaivosta, paisuntasäiliöstä, lauhdesäiliöstä ja liitäntäputkista. Prosessivirtaus on seuraava: turbiinin poistohöyry tulee ilmajäähdytteiseen putkikimppuun pakosarjan kautta lämmönvaihtoa varten. Lauhde kerätään alempaan kokoojaan ja johdetaan sitten kondenssivesisäiliöön. Ei--kondensoituva kaasu lähetetään poistopumppuun vastavirtaputkinipun yläosassa olevan ilmaputken kautta. Paineistuksen jälkeen lauhde vaihtaa lämpöä poistoilman jäähdyttimessä olevan höyryn kanssa. Sitten se jaetaan kahteen reittiin: toinen reitti palaa lauhdesäiliöön lauhteen paluuventtiilin (LV814) kautta tasaisen nestetason ylläpitämiseksi, ja toinen reitti lähetetään lauhdeverkkoon lauhteen poistoventtiilin (LV815) kautta. Turbiinin pakohöyry ja pakosarjan kondenssivesi kerätään kuumaan kaivoon ja palautetaan lauhdesäiliöön muuttuvataajuisen{11}}tyhjennyspumpun kautta.
Lauhdepumpun moottorin virta ylittää nimellisvirran
Lauhdepumpun käyttöönottoprosessin aikana LV815 oli täysin suljettu ja LV814 täysin auki lauhdepumpun käynnistämiseksi. Poistoventtiili avattiin sitten hitaasti. Kun poistoventtiiliä avattiin noin neljä kierrosta, lauhdepumpun moottorin virta saavutti 200A (nimellisvirta 210A). Toistetut testit eivät ratkaisseet nimellisvirran ylittävää moottorivirtaa. Analyysin jälkeen pumppua valittaessa reunaputkilinjan resistanssiksi katsottiin 110 mH2O ja valittiin pumppu 200NB-110 (sen suorituskykykäyrä on esitetty kuvassa 1). Eli kun vastus pumpun jälkeen saavuttaa arvon 110mH2O, pumpun virtausnopeus saavuttaa suunnitteluarvon (pysty katkoviiva kuvassa 1). Kun vastus pumpun jälkeen on alle 110mH2O, pumpun virtausnopeus kasvaa ja sen teho kasvaa vastaavasti. Kun virtaus saavuttaa 215t/h, vastus pumpun jälkeen on 103mH₂O ja moottorin teho 110kW. Kun resistanssi pumpun jälkeen pienenee edelleen, virtausnopeuden kasvaessa moottorin teho ylittää suunnitteluarvon ja pumpun moottori ylikuormitetaan. Siksi kuristusaukko lisättiin kondenssivesipumpun paluulinjan ja lauhdesäiliön tuloaukon väliin. Aukon virtausala on 0,00255 m², kuristusaukon halkaisija 57 mm ja paksuus 10 mm. Laskettu virtausnopeus on 80 t/h. Lauhdeputkilinjan muutoksen jälkeen lauhdepumppu käynnistettiin. Kun poistoventtiili avattiin 50 %:iin, lauhdepumpun moottorin virta oli 90 A. Kun poistoventtiili oli täysin auki, lauhdepumpun moottorin virta oli vain 130A.
Päätyhjiöimuri ei pystynyt ylläpitämään tyhjiötä käytön aikana ensimmäisessä ja toisessa vaiheessa.
Kompressorin lukituskoeajon aikana päätyhjiöimurin kääntämisen jälkeen (käyttäen ensimmäistä ja toista vaihetta) havaittiin, että tyhjiötä ei voitu ylläpitää.
Tyhjiöpaine (absoluuttinen paine, sama alla) nousi 13 kPa:sta 20 kPa:iin. Tyhjiöpaine jatkoi nousuaan 30 kPa:iin ja osoitti merkkejä nousun jatkamisesta päätyhjiöimurin kääntämisen jälkeen. Yksikön turvallisen toiminnan varmistamiseksi käynnistys-tyhjiöimuri-aktivoitiin uudelleen ja alipaine putosi nopeasti 13 kPa:iin. Koeajon jälkeen avattiin ja tarkastettiin kahden päätyhjiöimurin tulosuodattimet ja suuttimet. Roskia ei löytynyt, mikä osoittaa, että päätyhjiöimurit eivät olleet tukossa ja toimivat normaalisti. Analyysi osoitti, että käynnistys{11}}tyhjiöimurin toiminta liittyi työhöyryn paineeseen. Koska käynnistys-tyhjiöimurin työhöyry ei tiivisty, se ei liittynyt höyryn tulistuslämpötilaan. Työhöyryn paine täyttää tällä hetkellä suunnitteluvaatimukset, ja käynnistys{15}}tyhjiöimuria voidaan käyttää normaalisti. Kun järjestelmä muodostaa tyhjiön, turbiinin pakohöyry tulee lauhduttimeen kondensaatiota varten. Kun lauhdejärjestelmä on toiminnassa, käytetään tyypillisesti ensisijaista ja toissijaista alipaineimuria. Merkittävä ero ensisijaisen ja sekundaarisen tyhjiöimurin ja käynnistysimurien välillä on, että käyttöhöyryä ei poisteta suoraan, vaan se otetaan talteen kondensaation kautta. Niiden poistotehokkuus liittyy suoraan poistojäähdyttimen kondensaatiokykyyn. Poistojäähdyttimen kondensaatiokykyyn vaikuttaa kolme tekijää: jäähdytysveden tulolämpötila; höyryn työlämpötila; ja ei--kondensoituvan kaasun virtausnopeus (tyhjiövuoto turbiinin puolelta). Tämän projektin höyryejektorin suunnitteluparametrit ovat seuraavat: käyttöhöyryn paine 1,5 MPa, lämpötila 201 astetta (hieman tulistettu); jäähdytysveden tulolämpötila 69,1 astetta, ulostulolämpötila 70,5 astetta, virtausnopeus 118 t/h; ja vastapaine 28 kPa. Keskustellaan ensin jäähdytysveden lämpötilan vaikutuksista. Kondensaatiojärjestelmän oheisjärjestelmiä ei ollut vielä muodostettu paikan päällä tapahtuvan{31}}käyttöönoton aikana. Pumpun virtaus oli jo yli 180 t/h, mutta tästä vedestä vain osa (kymmeniä tonneja) poistettiin. Suurin osa vedestä virtasi paluulinjan kautta lauhdesäiliöön, josta se sitten meni pakokaasujäähdyttimeen. Höyryn jäähdyttämiseen käytetty jäähdytysvesi kiertää pääasiassa suljetussa piirissä. Kun ensiö- ja toisiopakokaasujäähdyttimet olivat toiminnassa, jäähdytysveden lämpötila nousi sen jälkeen, kun se oli kulkenut poistojäähdyttimen läpi, ja lämpötila nousi edelleen suljetun kierron läpi kulkemisen jälkeen. Käyttöajan pidentyessä jäähdytysveden lämpötila jatkoi nousuaan ja myös järjestelmän vastapaine nousi vähitellen. Tarkastellaanpa käyttöhöyryn lämpötilan vaikutusta. Pakokaasujäähdytin toimii absorboimalla ensin tulistetun höyryn järkevää lämpöä ja sitten absorboimalla höyryn piilevää lämpöä sen tiivistämiseksi. Tällä hetkellä, koska turbiinin väli-painetiivistehöyry ja työhöyry otetaan samasta putkistosta, turbiinin väli-painetiivistehöyry vaatii 30 K:n tulistuksen, jolloin työhöyryn lämpötila nousee 270 asteeseen, mikä on vakava ylikuumeneminen. Suurin osa poistojäähdyttimen lämmönvaihtopinta-alasta käytetään absorboimaan höyryn herkkää lämpöä, mikä vaikuttaa vakavasti sen kondensaatiotehokkuuteen ja sen seurauksena sen poistokapasiteettiin. Useista koeajoista kerätyt tiedot osoittavat, että kun käyttöhöyryn lämpötila on suhteellisen alhainen (210 astetta, hieman tulistettu), ensisijainen ja toissijainen poistoimurit voivat toimia normaalisti ja ylläpitää järjestelmän vastapainetta. Kuitenkin, kun tulikuumennus on liian suuri, ne eivät voi toimia normaalisti. Siksi suihkuhöyrynpoistolaitteen oikean toiminnan varmistamiseksi höyryn käyttölämpötila on laskettava suunnilleen suunniteltuun arvoon.
Tyhjennyspumpun tulosuodattimen toistuva tukkeutuminen
Ilmakompressoriyksikön yhdistetyn koeajon aikana, kun turbiinin höyryvirtaus saavutti noin 70 t/h, alkoi tyhjennyspumpun toimintahäiriö, jolloin kuumakaivon nestepinta nousi edelleen. Valmiustilaan siirtymisen jälkeen nestetaso laski hetkeksi ennen kuin nousi edelleen. Kun pumpun imuaukon siivilä purettiin tarkastusta varten, sen havaittiin olevan tukkeutunut suurella määrällä ruostetta ja lietettä. Yksikön toiminnan ylläpitämiseksi henkilöstöä määrättiin vaihtamaan pumppua usein siivilä puhdistaakseen jatkuvasti. Koneen käyttöönoton jälkeenkään pakokaasun pääputkea ei kuitenkaan ollut huuhdeltu puhtaaksi ja siivilä pysyi tukossa. Pakoputken pääputken purkamisen yhteydessä pääputken ja kuumakaivon pohjalta paljastui runsaasti ruostetta ja lietettä. Analyysi paljasti, että ruoste ja liete olivat pääasiassa peräisin pakokaasun pääputkesta. Tämä johtui siitä, että ilma-jäähdytyssaari ei ollut kuuma-puhdistettu käyttöönoton aikana. Pakokaasupääputken sisäseinään tarttunut ruoste, hitsauskuona ja pöly huuhtoutuivat pois turbiinin pakohöyryllä ja kerättiin kuumaan kaivoon lauhteen mukana. Tämä ruoste, liete ja ruoste kuljetettiin sitten jatkuvasti pumpun tuloaukkoon tyhjennyspumpulla, mikä tukkii suodattimen ja aiheutti tyhjennyspumpun toimintahäiriön.
