摘 要：某煤气化项目的立式磨煤机在试运行过程中发生故障,根据安装调试经验,推断故障点位于机座密封上连接环与磨煤机传动盘之间。为了确定故障位置实际磨损情况,需要将磨煤机传动盘拆除或顶起才能看到故障部位,但此处间隙比较小,拆除所需人力、机具成本都比较高。对磨煤机构造做出详细的调查分析发现,将磨辊升起后,即可留出足够超声检验测试仪器测厚检测的操作空间,也能够容纳人员进入操作,因此,可通过超声扫查的方式量化判定机座密封上连接环和传动盘间局部磨损后的厚度。针对现场发生的问题做综合分析后,提出了磨煤机在线修复的方法。经修复后的磨煤机运行平稳,未再发生类似故障。实践证明,该方法安全可行、省时可靠,并可节约修复的成本投入,具有较高的应用价值。
某煤气化项目的立式磨煤机组经盘车电机和主电机试运行合格后,进行了空载试运行,在30 min 空负荷试车过程中运行平稳正常。而停车后,在测量磨煤机组的惰走时间时,发现主电机停机瞬间抱死。
某煤气化项目气化标段共有4台ZGM95系列磨煤机,机体为散件到货,现场组装。磨煤机结构如图1所示。
ZGM95中速辊盘式立式磨煤机的碾磨部分由转动的磨环和3个沿磨环滚动的固定且可自转的磨辊组成。需研磨的原煤通过输煤栈桥内的传送带被输送至给煤器,再从给煤器被送至磨煤机的中央落煤管,并落到磨环上。旋转磨环借助离心力将原煤运至碾磨滚道上,再通过磨辊进行碾磨。3个磨辊沿圆周方向均布于磨盘滚道上。碾磨力由液压加载系统产生,通过静定的三点系统均匀作用至3个磨辊上,其经过磨环、磨辊、压架、拉杆、传动盘、减速机、液压缸后,通过底板传至基础。
原煤的碾磨和干燥一起进行。一次风通过喷嘴环均匀进入磨环周围,将经过碾磨从磨环上切向甩出的煤粉混合物烘干并输送至磨煤机上部的分离器中进行分离。粗煤粉被分离出来返回磨环进行重磨,合格的细煤粉被一次风带出分离器,难以粉碎且一次风吹不起的较重石子煤、黄铁矿、铁块等则通过喷嘴环落到一次风室,被刮板刮进排渣箱,由人工定期清理(或由自动排渣装置排走)。渣料在磨煤机运行期间也能一起进行清理。
根据以往的安装调试经验,对现场发生的问题进行了综合分析,初步判断以上问题可能是由以下4种情况造成的:
拆掉联轴器护罩以及电机与行星减速器和盘车器间的联轴器,手动盘动电机轴,倾听内部无卡涩、刮擦声,且点动电机运行正常,之后又进行了4 h单机连续试运转,确认电机无故障【1】。
导致行星齿轮减速器发生故障的原因可能有两个,一个是行星齿轮内部发生故障相互间咬死,另一个是减速器别的部位发生故障。下面逐个进行讨论。
1) 打开行星齿轮减速器底部的放油口和行星齿轮轴承室放油口,取油样进行铁谱分析。报告数据显示,金属微粒呈薄片状,表面很光滑,长度为0.5～15.0 μm,宽度为0.5～1.0 μm,呈现摩擦磨损微粒形态,并非齿轮副摩擦常见的滚动与滑动联合磨损微粒呈现的块状型,故可排除内部行星齿轮失效故障;
2) 拆掉磨盘上的锥形盖板以及磨煤机传动盘与行星齿轮减速器之间传动法兰间的16根M48的连接螺栓,自机座上表面等距预置3个千斤顶,同步顶起传动盘,使磨煤机传动盘与行星齿轮减速器之间的传动法兰出现2～3 cm间隙,联上电机与减速器之间的联轴器和电机与盘车器之间的联轴器,启动润滑油泵,确保减速器内各部轴承强制润滑正常,然后启动盘车器进行盘车。盘车过程经仔细倾听,确认无杂音、刮擦声,故判断减速器并无故障【2】。
配合使用水平仪与标尺,沿机座上表面圆环取48等分,用塞尺测量刮板与机座上表面间隙在(7±1) mm范围内,满足厂家要求(厂家要求6 mm以上间隙),故可排除刮板与机座上表面刮擦问题。
机座密封与磨煤机传动盘之间的间隙有两处,一处是磨煤机传动盘与密封盘下部碳环密封之间的间隙,另一处是磨煤机传动盘与机座密封盘上连接环之间的间隙。对这两处间隙测量如下:
1) 用塞尺检测密封盘下部碳环密封与磨煤机传动盘之间的径向间隙,结果显示,间隙均匀一致,均在合格范围以内【3】。
2) 进一步排查机座密封盘上连接环与磨煤机传动盘之间间隙(位置如图2所示)。拆开机壳人孔后,发现在机座顶板上表面与刮板接触部位有部分脱落的金属条状碎屑,因此推断,故障点位于机座密封上连接环与磨煤机传动盘之间。现场用塞尺检查发现,此处沿圆周方向上间隙不均匀,有些位置间隙小于1 mm,有些位置间隙接近2 mm,而技术文件中要求的间隙为1～2 mm。由于此处为磨煤机传动盘下凸环内侧与机座密封上连接环外侧配合部位,因此,磨煤机传动盘未顶起或拆除前无法看到两者配合部位在环向的磨损情况。
3) 为了确定故障位置实际磨损情况,需要将磨煤机传动盘拆除或顶起才能看到故障部位。由于磨煤机已经安装好,若采用将上部旋风分离器、压架、磨辊、磨煤机传动盘逐一吊下进行全方位检查的处理方法,所需人力、机具成本都比较高。经对磨煤机构造进行调查研究分析,发现将磨辊升起后,磨辊与磨煤机传动盘之间的间隙大于机座密封上连接环与传动盘搭接配合部位的长度,因此,只需将磨煤机传动盘顶起,使传动盘下表面略高于机座密封上连接环上表面1～2 cm,就可留出足够超声检验测试仪器测厚检测的操作空间,以便通过超声扫查的方式量化判定机座密封上连接环和传动盘间局部磨损后的厚度,同时,传动盘与机壳间的宽度为800 mm,能够容纳人员进入操作。
现场使用磨煤机传动盘顶升专用工具,将传动盘顶起1～2 cm,具体操作方法如下:
6) 拆电气接线) 拆卸电机和磨煤机减速器之间联轴器护罩,取出尼龙销,拆下联轴器。
9) 将4个顶升磨煤机传动盘的支架、4个30 t 级液压千斤顶准备到位。
11)将4个千斤顶放在支架上,安装上定位板,并用止动块固定千斤顶和支架;接手动泵打压,将传动盘均匀、同步顶起至比密封环上连接板高出 1～2 cm 的位置,然后将固定销穿入顶起装置,并装上保险销。
经检查发现,机座密封上密封环内侧出现局部磨损,磨损面呈现分层不均匀脱落状态与局部沟槽,如图3所示。
由于机座密封盘上连接环为铸造件,加工面粗糙,而磨煤机传动盘倒角实际加工尺寸偏小,部分会接触到密封盘上连接环顶面,因此造成传动盘凸环内侧倒角部位与机座密封上连接环上表面外圆接触产生摩擦。磨下的磨粒夹杂在两者的缝隙间,进一步加速了磨损。另外,由于密封盘与机座上、下面焊接时存在局部变形,造成局部间隙不均匀,也会导致局部磨损的发生。
对于正压运行的磨煤机,为确保此处的密封,一定要保证密封风室内的密封风压高于一次风室内的一次风压,即密封风压与一次风压的差值ΔP≥2 kPa。若此处间隙过大,密封风与一次风的压差无法建立,可能会引起一次风从此部位泄漏,甚至携带煤粉堵塞此处,严重时还要换掉密封;若间隙过小,则会引起磨煤机传动盘与密封环摩擦。
超声波扫查测量结果为,缺陷最深部位与磨煤机传动盘间隙超过2 mm,因此需考虑对磨损部位进行堆焊处理。
1) 球墨铸铁中的球化剂有增大淬硬倾向、阻碍石墨化和促进奥氏体转化为马氏体的作用。焊接球墨铸铁时,即使焊前预热到400 ℃,使焊接熔池在1 200～1 000 ℃温度范围内的冷却速度下降到5.4 ℃/s,其焊缝中仍然会有20%左右的莱氏体,而半熔化区冷却速度比焊缝快,更容易出现白口。所以,在球墨铸铁的焊接中,铸铁型焊缝及半熔化区液体金属结晶过冷度大,更容易出现莱氏体组织,而奥氏体区更容易出现马氏体组织。
2) 球墨铸铁自身强度、塑性和韧性均较为良好,但焊接过程中易产生脆而硬的白口组织,使冲击韧度值一下子就下降,对强度和塑性指标也有较大的不良影响。
考虑到球墨铸铁自身具备比较好的强度、塑性和韧性,因此,从等强度匹配和避免球墨化的原则出发,结合现场实际工况,对球墨铸铁的焊接性做多元化的分析,选择适宜的焊接工艺,并匹配合格的焊接材料。具体选择如下:
1) 由于现场空间操作和加热条件受限,因此,考虑采用手工电弧焊冷焊接工艺,焊材选用镍基材料,以便于获取塑性良好的非铁合金,降低冷裂纹敏感性。同时,由于镍与铁无限互熔,碳与镍不形成化合物而以石墨形式存在,因此,选用镍及镍合金焊材是可行的。
2) WE777焊条具有特殊药皮作用,焊接过程中能够产生类似脉冲的柔和的电弧,对铸铁母材热影响小,因此,采用该焊条焊接的成形焊缝有很优秀的抗裂性。
正式焊接前,应根据母材和焊接材料特性、现场环境情况,编制适宜的焊接技术文件,制定相应的焊接工艺纪律,以保证实际焊接质量。具体操作如下:
1) 焊接前,拟定焊接工艺作业指导书,对作业人员进行详细的技术交底,确保焊接人员已经完全理解焊接工艺操作的要求。
2) 焊接前,应用砂轮机将缺陷部位表面和母材表面至少20 mm范围内的氧化物、油污、熔渣、铁锈、毛刺、母材上的裂纹及其他有害杂物彻底清除干净【4】。
3) 将焊条在100～200 ℃温度条件下进行烘干并保温;烘干的焊条须在4 h 内用完,超过4 h 应重新烘干;重复烘干次数应不超过两次。
正式焊接过程中,要求焊工严格按照焊接作业指导书执行焊接工艺和检查焊接过程操作技术,确保焊接质量。具体操作如下:
1) 焊接时从缺陷中心引弧;引弧后,采用起弧回运焊条技术进行焊接,摆动范围应限制在焊条直径的3～4倍范围以内,逐渐向外拓展,连续焊接将缺陷部位焊满。
2) 焊接过程中,注意分道焊接,控制熔深;同时,注意电弧要适当拉长,保证药皮中的石墨充分熔化;电弧在缺陷边缘处停滞时间不要太长,以防止咬边;焊接后用保温材料覆盖缓冷。
焊接全部完成后,应对焊接修补后的材料表面和内部质量进行全方位检查确认。质量检查合格后,再按设计和图纸要求,修磨至适宜装配的尺寸。具体操作如下:
2) 使用提前制作的与传动盘同弧度的弧形研磨工具研磨弧形表面,将其修复至原设计厚度,再用同弧形样板和塞尺进行仔细的检测。检测结果为,其配合间隙值在1.5～2.0 mm之间,符合图纸要求的1～2 mm间隙范围。
处理完毕后,落下传动盘。经测量,传动盘与密封环上连接环之间的间隙满足设计的基本要求的1～2 mm,无超差现象。点动盘车一切正常。经2 h空负荷试车验证,上述故障已被排除【2】。
采用在线修复方法对磨煤机传动盘和密封环上连接环的磨损部位做处理后,磨煤机平稳运行至今,且未再发生过类似问题,说明在线修复方法安全可行、省时可靠。该方法还可节约修复时间及成本,具有较高的实际应用价值。
随着我国石化工业迅猛发展，部分早期建设的石化装置已运行较长年限，设备疲劳、管道老化、系统故障率上升等问题逐步显现，生产稳定性、设备可靠性逐年降低，安全风险增大，近几年已引发多起事故。开展老旧装置安全风险防控专项整治，提升设备正常运行管理、智能化运维、检维修技术提升、设备管理人员安全培训，是全面保障石化行业设施长周期运行的重要举措，是统筹好发展和安全、坚决遏制重特大事故的必然要求。
深度融合、协同发展，搭建石化企业与设备预知性维护、智慧运维、老旧装置设备改造升级、设备国产化、大修管理、检修服务供应商交流合作平台，促进石化行业设施管理与检维修技术进步，中国石油和石化工程研究会联合各方拟定2024年11月6-8号江苏南京继续召开“2024第十届石化设备运维管理与检修技术大会”。
为主题，组织石化行业设施专家就目前设备管理体系建设、设备完整性管理、先进的技术应用、热点难点问题、检维修管理、在建项目设备选型和监造验收、设备风险识别与控制、设备运行KPI指标对标等进行深入交流、研讨，力求达到行业信息共享、技术共享、经验共享、资源共享，结合我国石化行业发展新质生产力，促进数字化的经济和实体经济深层次地融合，提高石化企业设备管理完整可靠性、提升专业方面技术水平、筑牢本质安全基础，打造数字化、网络化、智能化工厂。
2.转动设备全过程运维管理及“智慧+预知性维修”应用成果；3.大型石化企业设备健康管理探索与实践；
10.石化企业大型装置、厂区管廊运维数字化转型、无人化升级方案，巡检机器人、火情侦测与消防机器人、无人机等新型技术的应用；
13.石化企业罐区在役老旧改造优化（原油储罐安全预警、雷电预警装置、内浮顶选型、消防安全、罐顶腐蚀、爬壁机器人、油罐浮盘密封、水力、抛丸等除锈等）；
16.可燃有毒气体泄漏检测、报警系统、火灾监测与预防系统在石化企业安全改造中的应用；
18.石化企业运维检修新技术、新工艺、新方案及压缩机、烟气轮机、反应器、换热器、控制管理系统、工业泵、阀门、密封件与材料、仪器仪表、电气设备、分析仪器、新材料、核心部件、5G工业设施、智能巡检终端设备、机器人、技术改造、检维修工具、监测检测技术及装备、风险评价与完整性管理、应急抢修技术及装备、智能化等国产化技术应用。
中石化、中石油、中海油、延长石油、中化、国家能源、地方炼化下属公司设备管理、物资采购、电气仪表、机动处、设备处相关负责人、技术专家。国内外技术、设备、电工电气、仪器仪表、控制管理系统、信息技术供应厂商。
11月8号：（上午）分论坛分论坛一：石化企业转动设备升级改造与智能运维论坛；
根据新时代新征程高水平发展的新要求，炼油与石化行业和广大企业正在通过实施创新驱动战略，推动炼油与石化产业加快绿色低碳和数字化转型、高质量和可持续发展，智能炼化、智能工程、智能储运及销售的智慧化转型已成为行业的必然趋势，自动控制系统、自动化仪器仪表作为智能炼化的基础和前提，在炼化行业中的作用更为突出。为搭建行业解读国家有关部门政策、法律和法规、标准规范，解答疑点、难点、热点等技术问题平台，
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7. 炼化、煤化工生产的全部过程所需关键仪表自控系统及应用，包括重要现场仪表（安全仪表、流量计、压力仪表液位计、物位仪、温度仪表、执行器等）；
8. 安全仪表系统（SIS）、现场仪表、控制阀、执行器、自动控制管理系统、APC先进过程控制管理系统、DCS控制管理系统在炼化、煤化工装置上的应用及国产化介绍；
9. 国内外生产的检测、监测仪表、分析仪表、控制仪表在炼化、煤化工企业的应用比较；
10. 可燃有毒气体泄漏检测、报警系统、火灾监测与预防系统在炼化企业安全改造中的应用；
11. 炼化、煤化工工程数字化设计、数字孪生、数字化交付、数字化智能化工厂实践、施工管理、智能化建造、运营管理经验介绍；
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24. 炼化、煤化工、化工企业ERP、DCS、MES、APC、PCS、SCADA、SIS、FGS、PLC、现场总线控制系统、现场仪表、控制阀、过程分析仪表、无人机、机器人、无线通信数字防爆对讲机、自动化控制仪器仪表、流量仪、测控仪器、分析仪器、新产品、新技术、新应用。
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