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脫臭工段多級真空噴射系統常見問題診斷與性能檢測方法

發布日期:2019-04-19 16:42來源:中國油脂網作者:未知點擊次數:
 倪立華,周大同,陳瑤
     (無錫中糧工程科技有限公司,江蘇 無錫 214035)
 
 
摘要:以脫臭工段使用的德國科爾庭多級真空噴射系統為例,對其可能出現的故障和性能降低情況進行了介紹,分析了原因,并闡述了故障診斷順序、診斷方法以及真空系統常用的性能檢測方法,以期為生產實際提供參考。
     關鍵詞:脫臭工段;科爾庭真空噴射系統;故障診斷;性能檢測
     中圖分類號:TS224.6;TQ643文獻標識碼:B
文章編號:1003-7969(2018)11-0151-05
     
    
 
Problem diagnosis and performance measurements for multi-stage 
     vacuum ejector system used in deodorization
     NI Lihua, ZHOU Datong, CHEN Yao
     (Wuxi COFCO Engineering and Technology Co., Ltd., Wuxi 214035, Jiangsu, China)
 
 
     Abstract:The possible problems and failures of the multi-stage vacuum ejector system (VES) of the German brand Krting during the normal production of deodorization were introduced. The possible reasons for those problems, the problems diagnosis order, the diagnosis method, and the common performance measurements were also described so as to provide reference for production.
     Key words:deodorization section; Krting vacuum ejector system; problem diagnosis; performance measurement

在油脂精煉生產線中,脫臭工段的主要作用是脫去油脂中一些含有特殊氣味的物質,而脫臭工藝的效果很大程度上取決于系統的真空度。四級真空噴射系統是脫臭工段最為常用的設備,而且行業內使用較多的進口產品是德國科爾庭(Krting)公司的四級真空噴射系統[1]。在正常操作工況下,蒸汽噴射器極少出現故障或性能降低的情況,但是意外狀況的發生也是難免的。以科爾庭的多級真空噴射系統為例,針對生產過程中可能出現的問題進行分析。原則上,這些診斷方法對正常操作一段時間后的慢性故障或者突發故障等情況也同樣適用。為了盡快確定故障,根據所表現出來的“癥狀”,可通過以下順序和方法進行排查[2]。
 
1故障診斷的順序在經過一段時間的運行之后,多級真空噴射器可能發生漸進或者突發的性能降低。如果故障無法在短時間確診,那么排查測試需要從噴射器最后一級開始。只有當這級能夠提供預真空時,其他級才能按照設計的排放壓力運行。真空噴射器的各個級別按照大氣壓力的方向進行編號。因此,第一級直接連接到工藝車間,使其抽空到冷凝器。為了使故障診斷流程進一步合理化,將多級真空噴射系統分為兩部分(見圖1),后一部分可用單級或多級的蒸汽噴射器,用于冷凝器的排空,并且保持適合冷卻水排放溫度的真空,可稱之為排空系統。前一部分,可使用一級或者多級蒸汽噴射進行升壓,使蒸汽噴射器產生的真空度高于冷凝器的真空度。對于這個系統,首先要檢查主冷凝器及其冷卻水的溫度。如果這部分有一級或者多級的蒸汽噴射預冷凝器,則必須檢測它們的排放壓力,例如主冷凝器的壓力。如果冷凝器的壓力正常,則問題一定是在升壓部分(第一級或者第二級)。
 
 
 
2故障診斷方法
 
2.1水力測試(泄漏檢測)泄漏需要通過水力試驗進行排查。像氣壓元件-排氣尾管,特別是針對較老型號的,在所有的排查中都需要包含。小管徑的可以通過木塞進行封堵,而大管徑的需要用法蘭夾緊進行密封。當進行加注時,則需要最高點出現溢流,來確保填充充分完成。在最高點打開一個法蘭連接口,然后進行水壓測定,表壓應當在50~100kPa。絕對不要使用蒸汽進行加壓!如果工藝中要求不可使用水,可以考慮用壓縮空氣替代,然后通過皂液進行泄漏檢測。
 
2.2性能檢測進行噴射器的性能檢測,需要和工藝生產線路分開。如果真空截止閥不能正常工作,則第一級的噴射器,可根據法蘭中孔洞的數量調整至縱軸方向。吸入口法蘭處配備盲板法蘭,配上1.27cm(1/2″)的螺紋口用于連接測試管口。在之后的盲板法蘭處則需要使用真空表進行連接,以測定內部壓力。在噴射器單獨的每一級處使用套管連接中間冷凝器。測量值需要和操作工況下的數據進行比較,以用于將來的比對。
 
2.3空載測試(停機)用于快速簡便的中間測試:定期檢查截止閥性能是非常必要和有效的。當工藝車間停車并且無氣的狀態下,則認為是“0壓”即空載狀態,蒸汽噴射器應達到一半的吸入壓力。如果可以達到,則可認定為無重要缺陷。
 
3真空系統的常見故障
 
3.1真空突降首先,在保證測試儀器正常工作的前題下,比較實際測量結果,在任何情況下排放溫度都不會超過要求值,否則超出部分的排放壓力將會從噴射器中泄出。如果所得的測試數據都是符合要求的,那么繼續跟蹤缺陷。如果排空部分可以通過截止閥或者盲板法蘭和冷凝器斷開,那么此處可以采用上述空載測試方法進行測試。如果沒有辦法達到一半的冷凝器要求壓力的話,那么故障要么就是在排空部分中,要么就是在冷凝器中或者之前。然后再從如下幾個方面分析造成故障的可能原因。
 
3.1.1冷卻水冷卻水溫度過高或者供給量不足。(1)手動檢查冷凝器的所有出入口管道,將檢測溫度和設計參數進行比對。如果冷凝器上沒有發現直接差異,但是其他部件都非常燙時,那么很有可能是冷凝器中上噴射器噴嘴局部或者全部堵塞了??梢圆鸪龂娮?,進行清洗,并且調整噴射角度。(2)如果冷卻水經過最后一級噴射器(常壓),則中間冷凝器將全部被水灌滿。檢查熱井上的尾管出口是否通暢。在氣壓表的安裝中,檢查氣壓表的高度。由于大氣壓力條件的原因,可能會有輕微差異。如果水已經高度充氣,則會改變其密度。檢查尾管是否有生銹和滲漏。熱井中過多的氣泡表明可能有過量的氣體或空氣來自工藝車間。(3)表面冷凝器的尾管必須保持通暢。如果存在虹吸,導致在冷凝器之間產生不同壓力的冷凝水。則應當手動檢查是否有局部堵塞。如果表面冷凝器被泵抽空,則必須檢查冷凝器以及填料盒。(4)檢查熱井是否有足夠的緩沖容量(特別是在開始加注尾管時),并檢查是否有污泥等,如有則需要進行清洗。(5)檢查冷凝器的水壓是否恒定。供水方面是否有被做出任何改動,在此回路中是否有涉及到其他的車間,檢查冷卻水泵內是否有空氣夾帶,檢查是否有孔板的存在,是否清洗。(6)不得超過規定的冷卻水溫度,檢查實際溫度是否超標。
 
3.1.2蒸汽可能原因動力蒸汽問題,例如壓力過低、不夠、太濕或者噴嘴堵塞。(1)為檢查蒸汽質量,應打開動力蒸汽管路的所有排氣點。濕蒸汽會以白色羽狀排放到大氣中。讓其排放,直到羽狀消失,直至蒸汽流量恒定。(2)檢查噴嘴的動力蒸汽壓力。當使用普通蒸汽壓力表時,應注意,當蒸汽關閉時,殘余真空依舊會作用于壓力表,并將指針下移至-100kPa。因此,實際壓力可能比指示的要低100kPa。(3)觸摸中間冷凝器以及噴射器本身,如果中間冷凝器的溫度低于設計溫度,且蒸汽入口和冷卻水出口溫度檢測達不到溫度溫暖區間,則表明前一個噴射器的噴嘴堵塞了。在吸入流為空氣或非過熱蒸汽的情況下,噴射器的不同區域會獲得與其壓力相對應的工作溫度。通常情況下,吸入連接和混合區必須比擴散區出口要冷。在絕對壓力0.6kPa以下,非加熱的擴散區入口也會從外面結冰,被覆蓋一層白霜。(4)檢查堵塞的動力蒸汽噴嘴,應注意不要脫落。小心取出異物,不要損壞噴嘴喉口,并確定其來源,避免重復堵塞。如果檢測到噴嘴堵塞,應當吹穿。
 
3.1.3泄漏噴射器的吸入性能是根據生產中可預計的最大泄露氣流設計的。在長時間的工作后,額外的漏氣會導致真空度降低或突然下降??赡茉颍海?)墊圈破裂。(2)閥門和凝結水泵的填料箱,其填料已變得干燥和易滲漏。凝結水泵的密封水應當始終為新鮮水。(3)殘液泵腐蝕。(4)濕動力蒸汽對噴射器后彎部的腐蝕。(5)如果使用帶螺紋的噴嘴,如果螺紋被腐蝕,則會導致蒸汽旁路。(6)冷凝器在冷卻水(噴水嘴噴射霧錐)和蒸汽(只有當噴射器水平安裝時)的沖擊區域的腐蝕。以上問題可通過水力測試(泄漏檢測)進行檢測。
 
3.2真空緩降真空突降主要是由單一故障引起的,而真空緩降則意味著脫氣組開始磨損,特別是在最后階段。(1)運行一段時間后,最后一級(通大氣)可能被腐蝕,或者排放管線的外殼可能被污染。因此,在前一個中間冷凝器的測量插座上測量中間真空,并與設計參數進行比較。(2)拆卸和清洗排放管。徹底吹掃最后一級并再次測量中間真空。如果仍然不符合要求,則對該噴射器進行內部檢查,并對動力噴嘴和擴散器直徑進行檢查。如果腐蝕了,清洗干凈。如果磨損了,更換噴嘴。仔細檢查墊圈,在需要的情況下,只能根據要求重新鉆孔。(3)在表面冷凝器作為中間冷凝器的情況下,冷卻管不僅在內部,而且在外部都有可能被污染甚至腐蝕,不再能達到所需要的中間真空,因此需要檢查和清洗。(4)檢查填料箱并進行水力試驗(見2.1)。(5)如果外部檢查和觸摸設備沒有發現任何缺陷,那么在每個階段都安裝測量儀器,以便將中間真空與設計數據進行比較。(6)將蒸汽噴射器與系統隔斷,進行性能檢測。
 
3.3真空不穩定這種情況所涉及到的內部和外部原因可能會有很多。(1)如果達到了所需的真空,但是最后一級(到大氣)發生了旋離和脈沖,這說明缺乏吸力流。這種不穩定性可以通過在吸入管道中加入蒸汽解決。(2)這種真空波動也表明中間冷凝器可能被充滿了。(3)檢查噴射器內的水垢沉積。檢查冷卻水壓力和尾水管。(4)如果多級蒸汽噴射器,例如,1kPa的蒸汽噴射器的吸入流量過大,通常沒有加熱裝置的蒸汽噴射壓縮機在低負荷條件下,可以達到冰點0.5kPa或以下,然后它會在結冰和融化之間交替。(5)如果有加熱裝置,檢測加熱器。(6)噴射器的特性要求兩級噴射器第一級的流量壓力曲線與第二級的吸力壓力曲線充分重合。如果由于負載條件的變化沒有出現這種情況,可能會導致真空不穩定。檢查過程中的蒸汽和氣體流動,檢查噴射壓縮器。它們應該與工藝設備隔開,并根據在不同負載下對噴射器壓縮機進行性能檢測。
 
4真空系統常用的性能檢測方法真空泵的性能檢測是為了驗證其工作性能如吸入壓力、吸入流量、開機時間,以及消耗指標如蒸汽和冷卻水。
 
4.1吸入壓力/真空測量
 
4.1.1測量點/連接(1)吸入壓力直接在吸入接口或噴射器頭部測量。(2)連接管線(最小直徑10mm,由銅、厚壁橡膠或透明塑料制成)應盡可能短,不應下垂。(3)測量管線必須定期排氣,以避免形成冷凝物堵塞,并一直保持清潔狀態。
 
4.1.2測量儀表(用于真空測量)要選用合適的絕壓測量儀表來測量吸入壓力。測量時,需要注意以下幾點:(1)每個測量周期前,壓力表必須校準。如果校準設備不可用,則應進行真實性檢查(兩個不同的測量設備顯示完全相同的值)。(2)必須注意測量儀表的分類代碼。所示的測量誤差即測量范圍導致的數值誤差,應小于等于1%。(3)使用的儀表量程必須按待測壓力調整。即測得的壓力不應小于最大量程的10%。(4)測量儀表可能不耐受高溫,這一點必須注意,特別是當壓力測量點在高溫時。沒有完全溫度補償的儀表在高溫下會給出錯誤的測量值。(5)測量儀表必須沒有異物。測量膜片上任何固體顆粒液滴都會使測量結果失真。
 
4.2吸入流量測定由于抽吸氣流可以由各種氣體和蒸汽組成的混合物,因此為了證明真空泵正常運行,通常需要用等效的大氣空氣流進行測試,而不考慮可冷凝蒸汽部分。原則上,可以通過這種方式把多級真空泵作為一個完整的單元來測試。也可以單獨測試每一級,但必須證明每級的吸入和排出側的壓力條件。
 
4.2.1測量方法可以使用多種方法來確定氣體介質的連續吸入流量,例如節流點(孔板或噴嘴)的壓差測量或根據位移和浮子原理的直接測量。就蒸汽噴射真空泵而言,有一種方法被證明是特別直接和足夠精確的,即測量相應尺寸噴嘴在過臨界流量時的吸入流量。通過一個或多個這樣的噴嘴將大氣空氣或水蒸氣引入蒸汽噴射真空泵的吸入側真空室中,由此吸入的氣流僅由噴嘴前的狀態和最窄的噴嘴孔確定。為了實現過度壓降,例如大氣在噴嘴之前,在蒸汽噴射真空泵正前方的吸入室中需要50kPa的壓力。如果除空氣和水蒸氣外,還要抽空其他氣體或蒸汽,則必須將這些抽吸流量轉換為空氣或水蒸氣的當量(kg/h),并適當考慮實際溫度。具體可根據圖2曲線進行轉換。
 
 
例如:5kg氣體(M=80)、20℃,相當于5×0.7=3.5kg氣體(M=29)、20℃;20kg水蒸氣(M=18)、20℃,相當于20×1.21=24.2kg氣體(M=29)、20℃;100kg水蒸氣(M=18)、150℃,相當于100×1.1=110kg水蒸氣(M=18)、20℃,相當于110×1.21=133kg氣體(M=29)、20℃。在具有足夠精度的情況下,用大氣空氣測量時,可以忽略不同氣壓位置、濕度和溫度的影響,這樣一般就可以將特定的氣流分配給特定的噴嘴孔。但是,在水蒸氣的情況下,必須考慮壓力、溫度和可能的濕度。
 
4.2.2應用當真正的吸入流量用于性能檢測時,可以將整個真空設備作為一個單元進行測試。但如果只有一個等效的吸入流量,那么只能將直接串聯的噴射器作為一個單元進行測試,基于水力值進行轉換。
 
4.2.3測量點和測量連接可以通過幾個噴嘴引入所需的(等效的)抽吸流量。在這種情況下,最好不要將噴嘴直接連接到噴射頭,而是連接到具有穩定流動區域的互連管道(見圖3和圖4)。在該管道部分中,抽吸流可以在整個橫截面上擴散,以在噴射器頭中產生所需的穩定流動。
 
4.2.4測量儀表在使用大氣空氣噴嘴時,不需要進一步測量儀器。為了減少測量誤差,可以用精確的氣壓計測定氣壓,從而校正噴嘴的質量流量。如果噴嘴前在非大氣條件下與其他氣體和蒸汽一起工作,那么必須在那一點測量溫度和壓力。
 
4.2.5測量接口對于性能測量,應用符合美國熱交換協會(Heatexchangeinstitute)標準的噴嘴(見圖5)。由于其規定的輪廓和表面質量,可以清楚地確定和再現噴嘴損耗系數。如果制作精良,這些噴嘴則無需校準就可以使用。
 
 
 
 
 
4.3排氣時間測定排氣時間是指真空裝置壓縮從大氣壓中排出的氣體的體積,直到符合性能數據的最終真空所需要的時間。在排氣過程中,先前計算的排氣時間適用于沒有泄露氣流的容器體積。
 
4.4動力蒸汽消耗測定動力蒸汽是指通過噴射器動力噴嘴的蒸汽氣流。必須是干燥的、飽和的或稍微過熱的。動力蒸汽的測量方法與吸入蒸汽的測量方法相同?,F有的動力噴嘴在這里被用作測量噴嘴。它的形式不同于HEI噴嘴,可使噴嘴損失系數變小,因此動力噴嘴氣流的計算結果也比HEI的要小。壓力和溫度要在動力噴嘴前直接測量。動力噴嘴直徑既可以直接測量,也可以從操作儀器中取值。
 
4.5冷卻水消耗測定冷卻水水流是指進入冷凝器的大量水流。要測量溫升,即冷卻水進水口和出水口的溫度。測量應該直接在進口和出口噴嘴處進行,這樣可以將大氣影響降到最低。溫度計可以直接安裝或使用浸入式外殼??梢允褂盟y溫度計或電子溫度傳感器(如PT100)。在冷凝器中測量的溫度差只能是3℃。如果已知進入冷凝器的蒸汽氣流,在冷卻水流的升溫跨度也已知的情況下,可以從熱平衡中計算出實際的冷卻水流量。如果水泵的增壓已知,也可以通過冷卻水泵的特性曲線來估算冷卻水水流。

參考文獻:
     [1] 杜宣麗,楊帆. 油脂精煉脫臭真空系統新工藝[C]//中國糧油學會油脂分會論文選集. 北京:中國糧油學會,2012: 116-120.
     [2] 科爾庭——漢諾威股份有限公司. 蒸汽噴射真空系統——食用油行業[Z].

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