Φ1200合成塔异常剧烈振动的原因及处理

孙泽胜 金开进

(四川美丰化肥分公司,四川德阳618007)

Φ1200合成塔异常剧烈振动的原因及处理

孙泽胜 金开进

(四川美丰化肥分公司,四川德阳618007)

介绍了Φ1 200合成塔在运行中出现的罕见剧烈振动现象,并对振动的原因进行了分析、查找和处理。

合成塔;振动;原因;分析;处理

0 引 言

公司有一套Φ1 200合成系统,主要设备合成塔规格尺寸为:Φ1 200 ×134 ×21 110,容积 20.4m3,重量101 338kg。内件采用ⅢJD-1200规格尺寸为:Φ1 120×16 ×20 407,容积 13.14m3,重量 20 142kg,触媒装填量37 300kg。系统补气由往复式压缩机提供,循环气由TC450压缩机加压后在系统内循环。

该合成塔在更换了新的内件、触媒后于2009年1月初投入生产运行。期间,该设备在各种负荷下一直运行良好。但是在2009年6月底突然发生了极为罕见的合成塔剧烈振动的现象。

1 振动现象

1)振动首先出现在热交出口至合成塔进口(反应气入口)的Φ273×40高压管线上。该管线的振动比较有规律,频率约60次/min,有轻微的“当当”声音,振动的幅度有10mm左右。同时发现固定该管的关卡有松动现象。该管线呈“Z”型,两头短,中间长,刚性弱,绕度大。

2)对松动的关卡固定后,振动基本消失。但是过了20h后,又出现轻微振动,伴随清脆的“当当”的响声。然后又对反应气入口管线增加了2个固定点,虽然振动减弱,但响声仍然存在。声源似在管内,又像是从合成塔传来,不能判别。在这期间,也发现了合成塔出现了轻微的振动。

3)几天后,感觉合成塔的振动和响声有逐步变大的趋势,有时比较明显,有时又消失。有时会出现整个塔体的剧烈振动,断断续续的。最大的振动出现在合成塔下部的球形封头和四方头处,以南北方向的水平振动最大,振幅约有 5mm。支撑合成塔的 4个Φ325的支柱也一起在振动,带动着合成塔的顶部一起摇动,感觉整个合成塔就像要沸腾了。振动通过管线传导到相连设备上,导致系统内设备都出现了轻微的振动。下部四方头处可以听见有节奏的“当当”的清脆敲击声,120m外都能清晰听见。紧急情况下,立即减负荷,甚至作好立即停车准备,以保证安全运行。在减至低负荷的时候,振动大大降低。

4)振动期间,所有的操作条件和振动前一样。阀门开关、调节灵敏可靠,触媒反应良好,气体成分、压力、温度等工艺指标一切正常、稳定,无波动。检查系统内所有设备的基础及固定装置等,未发现有松动、脱落的现象。

2 原因推断

1)振动前,新换的内件就经历过各种负荷、开机模式的运行,可以排除外界条件变化引起的振动。

2)振动过程中,合成塔各点温度正常,反应的气体成分正常,操作调节手段正常,进出塔阻力正常,可以排除内件主要部件损坏,下部四方密封填料密封失效导致串气、环隙气偏流的可能,也排除了是内件损坏引起的振动。

3)如果在更换新内件中落入了异物,比如螺帽等在气体流动带动下引起撞击内件引起振动。但是合成塔整体重量(合成塔外壳、内件、触媒)达158t,小件的异物不会引起整个合成塔的振动。

4)振动过程中,整个装置的硬件条件无变化,压力平稳无明显波动,内件阻力降正常,可以排除气流脉动,装置共振引起的振动。

3 原因查找

分析不出有说服力的引起振动的原因。通过查询资料,也找不到有关合成塔剧烈振动的相关文章报道。振动不解决,系统就不能开高负荷,而最好最无奈的办法就是停车拆卸检查。检查的要点就是首先检查振动最激烈的四方头处。

首先拆卸四方头上的小盖,发现在卸触媒的卸料管盖子与四方头西北方向有明显的撞击浅浅的痕迹,见图1红线圈内。

再仔细看四方头内部,发现卸料管上方有一个焊接痕迹,但不见焊接件,同时,卸料管在水平方向是可以摇动的,比对图纸,由此推断是卸料管的定位块掉了(见图2件5)。

找到了撞击的痕迹,如何确认振动的原因呢。触媒卸料管松动了,它是振源还是其他原因的振动导致卸料管定位块脱落振动?

图1

图2

4 原因分析

经计算,卸料管的自重加管内钢球、触媒重量约800kg。从结构上分析(见图2),卸料管从内件换热器上部一直悬垂于四方头下部,长度有3 400mm。定位块固定卸料管圆周方向的运动而不限制轴向位移。当定位块脱落,卸料管就像一个悬吊的重锤。合成塔反应出口气存在压力的波动和系统固有的轻微振动,当反应出口气流过卸料管外部时,其流道是Φ257×194的环形截面,会冲击卸料管造成一定程度的振动。虽然反应出口气总的流通截面积不变,但此时流道的形状以相同的振动频率在变化,造成振动叠加,加剧了振动。当达到一定程度,卸料管就像一个重锤,以内件换热器上部为支点,在卸料管的出口处施加力,使劲摇动合成塔内件,造成整个塔体的剧烈振动。当振幅达到一定程度时,就出现了图1所示的撞击痕迹和响声。

5 解决措施

对卸料管的定位要考虑温度的影响,只能周向限位,轴向留够热胀伸缩量。合成塔是高压设备,加上刚停车,系统只进行了充氮气保护,不能随便在四方头内部找点进行焊接限位。所以,综合考虑后重新车削一个圆形的中心管定位器(见图2件7)。安装时,放在小盖上(图2件8)一起压进去即可。

检修完毕开车后,通过加负荷未出现振动和撞击声现象。到目前又快运行1a了,一直平稳正常运行。

6 小 结

压力高、重量大的特种设备在运行中发生剧烈振动的现象是很危险的,要及时停车处理。导致合成塔振动的原因不过是一块小小的定位块,所以化工设备的制作、安装过程一定要仔细认真。切记差之毫厘,失之千里的道理,以免给化工生产留下巨大的安全隐患。

Reason and Treatment for Abnormal Violent Vibration ofΦ1200 Synthesis Tower

SUN Ze-shen,JIN Kai-jin
(Sichuan Meifeng Fertilizer Co.,Ltd,Deyang618000,China)

This article introduces the rare violent vibration of Φ1200 synthesis tower during operation.It analyzes the reason and finds the countermeasures.

synthesis tower;vibration;reason;analysis;treatment

TQ113.26+6.5

A

1003-6490(2010)03-0011-03

2010-06-08

孙泽胜(1976.7-),男,四川德阳人,化工机械工程师,1996年7月毕业于泸州化工学校,现任四川美丰化肥分公司合成车间设备主任,主要从事设备管理工作。联系电话:13708101544