องค์ประกอบสำคัญและเส้นทางการปฏิบัติสำหรับการควบคุมคุณภาพปั๊มกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากก๊าซไอเสีย

ปั๊ม FGD เป็นอุปกรณ์หลักในระบบกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ของก๊าซไอเสียในภาคอุตสาหกรรม เช่น โรงไฟฟ้าพลังความร้อนและโรงถลุงเหล็ก ความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงานส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์และการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม ท่ามกลางนโยบายด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดมากขึ้นเรื่อยๆ และความต้องการความต่อเนื่องในการผลิตทางอุตสาหกรรมที่เพิ่มขึ้น การควบคุมคุณภาพปั๊มกำจัดซัลเฟอร์ไรเซชันได้ขยายจากเพียงการรับรองประสิทธิภาพของอุปกรณ์ไปจนถึงการจัดการความเสถียรตลอดวงจรชีวิตทั้งหมด บทความนี้สำรวจประเด็นทางเทคนิคที่สำคัญและกลยุทธ์การใช้งานอย่างเป็นระบบสำหรับการควบคุมคุณภาพปั๊มกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากก๊าซไอเสียจากสี่มุมมอง ได้แก่ วัสดุศาสตร์ กระบวนการผลิต เทคโนโลยีการทดสอบ และความเข้ากันได้ในการปฏิบัติงาน

1. ปรับสมดุลความต้านทานการกัดกร่อนและคุณสมบัติทางกลในการเลือกใช้วัสดุ
ปั๊ม FGD ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง (ความเข้มข้นของคลอไรด์ไอออนในสารละลายอาจมีมากกว่า 50,000 มก./ลิตร) มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง (ปริมาณของแข็ง 15%-30%) และความผันผวนของอุณหภูมิ (อุณหภูมิในการทำงานระหว่าง 40 ถึง 80 องศา ) ปัจจัยเหล่านี้ทำให้เกิดความต้องการที่เข้มงวดต่อประสิทธิภาพที่ครอบคลุมของวัสดุที่ใช้ในส่วนประกอบของเส้นทางการไหล วัสดุแบบดั้งเดิม เช่น เหล็กหล่อธรรมดาหรือเหล็กกล้าคาร์บอน ไวต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์ แม้ว่าสแตนเลส 304 จะทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดี แต่ก็ไม่มีความต้านทานต่อการสึกหรอ ดังนั้น ปั๊มกำจัดซัลเฟอร์ไรเซชันสมัยใหม่จึงมักใช้วัสดุบุคอมโพสิตที่ทำจากสแตนเลสดูเพล็กซ์ (เช่น 2205 และ 2507) หรือโพลีเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงพิเศษ (UHMWPE)

ขั้นตอนหลักในการควบคุมคุณภาพคือการตรวจสอบวัสดุที่เข้ามา: สเตนเลสดูเพล็กซ์ผ่านการทดสอบการกัดกร่อนตามขอบเกรน (ASTM A262 Practice E) การทดสอบปริมาณเฟอร์ไรต์ (รับประกัน 40%-60% เพื่อป้องกันการเปราะ) และการทดสอบพลังงานกระแทก ( มากกว่าหรือเท่ากับ 47J ที่อุณหภูมิห้อง) สำหรับวัสดุบุพลาสติก จะต้องตรวจสอบความแข็งแรงของการยึดเกาะกับพื้นผิว (ความแข็งแรงเฉือนมากกว่าหรือเท่ากับ 5MPa) และความเข้ากันได้ของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน เพื่อป้องกันการหลุดล่อนระหว่างการทำงาน โรงไฟฟ้าแห่งหนึ่งเคยซื้อเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ 2205 ที่มีโครเมียมต่ำกว่ามาตรฐาน 2% ซึ่งส่งผลให้เกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรนอย่างกว้างขวางบนตัวปั๊มหลังจากใช้งานไปหกเดือน การวิเคราะห์ทางสเปกโทรสโกปีสามารถติดตามสาเหตุของสิ่งเจือปนที่มากเกินไปในระหว่างกระบวนการถลุงวัตถุดิบได้ในที่สุด โดยเน้นถึงความสำคัญของการควบคุมองค์ประกอบของวัสดุที่แม่นยำ ครั้งที่สอง การควบคุมความแม่นยำของกระบวนการผลิตและการป้องกันข้อบกพร่อง
ขั้นตอนการผลิตที่สำคัญสำหรับปั๊มกำจัดซัลเฟอร์ไรเซชัน ได้แก่ การหล่อใบพัด การเชื่อมตัวปั๊ม และการปรับสมดุลไดนามิกของโรเตอร์ การเบี่ยงเบนของกระบวนการใดๆ อาจทำให้เกิดความเข้มข้นของความเครียดเฉพาะที่ หรือการบิดเบือนของเส้นทางการไหล เนื่องจากเป็นส่วนประกอบที่ไหลผ่านแกนกลาง- ความแม่นยำของโปรไฟล์ใบพัดของใบพัดจึงส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพไฮดรอลิกและประสิทธิภาพการเกิดโพรงอากาศ การออกแบบต้องมีความทนทานต่อความหนาของขอบทางเข้าของใบมีดน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.1 มม. และค่าเบี่ยงเบนมุมทางออกน้อยกว่าหรือเท่ากับ ±0.5 องศา กระบวนการหล่อใช้กระบวนการหล่อที่มีความแม่นยำของซิลิกาโซล และการตรวจจับข้อบกพร่องของรังสีเอกซ์ (GB/T 5677) จะดำเนินการเพื่อตรวจจับข้อบกพร่องภายใน เช่น โพรงการหดตัวและการรวมตัวของตะกรัน (เส้นผ่านศูนย์กลางข้อบกพร่องเทียบเท่าที่อนุญาตน้อยกว่าหรือเท่ากับ Φ1 มม.)
คุณภาพของการเชื่อมตัวปั๊มเกี่ยวข้องโดยตรงกับความแข็งแรงของโครงสร้าง การเชื่อมแบริ่งแรงดัน-ระหว่างก้นก้นหอยและหน้าแปลนทางเข้าและทางออกต้องใช้กระบวนการเชื่อมอาร์กอนอาร์ก (ATG) สำหรับการรองพื้นและการเชื่อมอาร์กโลหะแบบแมนนวลสำหรับการเติม อุณหภูมิระหว่างทางถูกควบคุมอย่างเข้มงวด (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 150 องศา) เพื่อป้องกันการแตกร้าวจากความร้อน หลังจากการเชื่อมเสร็จสิ้น จะต้องดำเนินการตรวจจับข้อบกพร่องด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง 100% (UT ตามมาตรฐาน JB/T 4730 ระดับ I) และการทดสอบการแทรกซึม (PT, การตรวจจับรอยแตกขนาดเล็กบนพื้นผิว) การวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์ควรใช้เพื่อตรวจสอบการกระจายตัวของความเค้นตกค้างจากการเชื่อม (ความเค้นในพื้นที่สำคัญน้อยกว่าหรือเท่ากับ 70% ของความแข็งแรงครากของวัสดุ) ผู้ผลิตประสบปัญหาการแตกร้าวและการรั่วไหลล่าช้าระหว่างการทำงานเนื่องจากอุณหภูมิอุ่นที่รอยเชื่อมเส้นรอบวงของตัวปั๊มไม่เพียงพอ ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขอย่างมีประสิทธิภาพโดยการเพิ่มอุณหภูมิอุ่นก่อนเป็น 200-250 องศา และขยายเวลาการกักเก็บ รวมกับการบำบัดด้วยดีไฮโดรจีเนชันหลังการให้ความร้อน (200-300 องศา เป็นเวลา 2 ชั่วโมง)

ที่สาม การตรวจสอบ-หลายมิติของระบบตรวจสอบกระบวนการแบบเต็ม-

การควบคุมคุณภาพของปั๊มกำจัดซัลเฟอร์ไรเซชันต้องใช้เครือข่ายการตรวจสอบสาม-ระดับซึ่งครอบคลุมวัสดุ ส่วนประกอบ และหน่วยทั้งหมด นอกเหนือจากการทดสอบองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกลดังกล่าวข้างต้นแล้ว ขั้นตอนวัสดุยังต้องมีการวิเคราะห์ทางโลหะวิทยาของส่วนประกอบหลักด้วย (เช่น อัตราส่วนออสเทนไนต์/เฟอร์ไรต์ของดูเพล็กซ์สแตนเลสควรเป็น 50:50 ± 10%) การตรวจสอบส่วนประกอบมุ่งเน้นไปที่ความแม่นยำของมิติ (เช่น ระยะห่างระหว่างใบพัดและปลอกปั๊มควรควบคุมภายใน 0.5-1.0 มม. โดยมีค่าเบี่ยงเบนน้อยกว่าหรือเท่ากับ ±0.1 มม.) และการจำลองการทำงาน (เช่น การทดสอบแรงดันรั่วบนพื้นผิวซีล โดยคงแรงดัน 1.5 เท่าของค่าการออกแบบเป็นเวลา 30 นาทีโดยไม่มีการรั่วไหล) การทดสอบเครื่องจักรที่สมบูรณ์ประกอบด้วยการตรวจสอบเส้นโค้งประสิทธิภาพ (ส่วนหัวการไหล-และเส้นโค้งประสิทธิภาพการไหลโดยมีค่าเบี่ยงเบนน้อยกว่าหรือเท่ากับ ±3% จากค่าการออกแบบ) การทดสอบการสั่นสะเทือน (ค่าประสิทธิผลของความเร็วการสั่นสะเทือนของเบาะแบริ่งน้อยกว่าหรือเท่ากับ 4.5 มม./วินาที ตาม ISO 10816) และการประเมินการทำงานอย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง (การตรวจสอบอัตราการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของแบริ่งน้อยกว่าหรือเท่ากับ 2 องศา /ชม. อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น น้อยลง กว่าหรือเท่ากับ 35 องศา ) สิ่งที่น่าสังเกตเป็นพิเศษ สภาวะการทำงานพิเศษของระบบกำจัดซัลเฟอร์ไรเซชันจำเป็นต้องมีการทดสอบการสึกหรอของสารละลายเพิ่มเติม (โดยให้ใบพัดสัมผัสกับสารละลายจำลองที่มีทรายควอทซ์ 30% และทำงานที่ 1500 รอบต่อนาทีเป็นเวลา 500 ชั่วโมง การวัดการสึกหรอของใบมีดที่มีข้อกำหนดน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.5 มม. ที่ด้านหนึ่ง) และการทดสอบการกัดกร่อนของความเค้นคลอไรด์ไอออน (ใช้แรงดันใช้งาน 1.5 เท่าใน NaCl 3.5% โซลูชั่นและ สังเกตเป็นเวลา 72 ชั่วโมง เพื่อไม่ให้เกิดรอยแตกร้าว) ผู้ผลิตปั๊มระดับนานาชาติที่มีชื่อเสียง ด้วยการแนะนำเทคโนโลยีดิจิตอลแฝดเพื่อจำลองไดนามิกของไหลและการกระจายความเค้นภายใต้สภาวะการทำงานต่างๆ ในสภาพแวดล้อมเสมือน ทำให้รอบการตรวจสอบต้นแบบสั้นลง 30% และลดอัตราความล้มเหลวของภาคสนามลง 42%

IV. การควบคุมคุณภาพแบบไดนามิกสำหรับการปรับตัวในการปฏิบัติงานและการบำรุงรักษา

การควบคุมคุณภาพของปั๊มกำจัดซัลเฟอร์ไรเซชันไม่ควรจำกัดอยู่ที่สภาพของโรงงาน แต่ยังควรคำนึงถึงประสิทธิภาพที่ลดลงและความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพการทำงานตลอด-การทำงานในระยะยาว ขอแนะนำให้สร้างกลไกวงปิด-ของ "คลังอุปกรณ์ + การตรวจสอบออนไลน์ + การประเมินตามปกติ" คลังอุปกรณ์จะบันทึกข้อมูลวงจรการใช้งานทั้งหมด รวมถึงชุดวัสดุ พารามิเตอร์การเชื่อม และข้อมูลการทดสอบ ระบบตรวจสอบออนไลน์จะรวบรวมพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น การสั่นสะเทือน (มาตรความเร่ง) อุณหภูมิ (เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรด) และความดัน (เครื่องส่งสัญญาณความแตกต่างของความดัน) แบบเรียลไทม์ โดยใช้อัลกอริธึมการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อระบุลักษณะความล้มเหลวตั้งแต่เนิ่นๆ (เช่น ลักษณะความถี่ของความเสียหายของวงแหวนด้านในของแบริ่งคือ 2-3 เท่าของความถี่ในการหมุน) การตรวจสอบการแยกชิ้นส่วนจะดำเนินการทุกๆ 2000 ชั่วโมงของการทำงาน โดยมุ่งเน้นไปที่การประเมินความสม่ำเสมอในการสึกหรอของใบพัด (ความต่างของความลาดชันของการสึกหรอน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.2 มม.) อายุของซีล (ความแข็งของยางเปลี่ยนแปลงน้อยกว่าหรือเท่ากับ 10%) และการสูญเสียพรีโหลดของโบลต์ (การสูญเสียแรงบิดน้อยกว่าหรือเท่ากับ 15%)

บริษัทเหล็กขนาดใหญ่ได้แสดงให้เห็นว่าด้วยการเชื่อมโยงข้อมูลการทำงานของปั๊มกำจัดซัลเฟอร์ไรเซชันและการบำรุงรักษากับพารามิเตอร์กระบวนการผลิต ทำให้สามารถคาดการณ์โหมดความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นได้ล่วงหน้า 3-6 เดือน ตัวอย่างเช่น อัตราการสึกหรอของใบพัดที่สูงผิดปกติสามารถย้อนกลับไปที่ปริมาณซัลเฟอร์สูงในวัตถุดิบ ส่งผลให้ความต้านทานการสึกหรอลดลง ซึ่งช่วยให้สามารถปรับการเลือกวัสดุและพารามิเตอร์กระบวนการตามเป้าหมายสำหรับชุดงานถัดไปได้ เกลียวการปรับปรุงคุณภาพ "การผลิต-การใช้งาน-ข้อเสนอแนะ" นี้ช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ได้อย่างมาก (เวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลวเพิ่มขึ้นจาก 8,000 ชั่วโมงเป็น 15,000 ชั่วโมง)

บทสรุป
การควบคุมคุณภาพของปั๊มกำจัดซัลเฟอร์ไรเซชันของก๊าซไอเสียเป็นโครงการที่เป็นระบบที่เกี่ยวข้องกับวัสดุศาสตร์ การผลิตเครื่องจักรกล เทคโนโลยีการทดสอบ และการจัดการการดำเนินงานและการบำรุงรักษา มีเพียงการควบคุมคุณสมบัติของวัสดุอย่างเข้มงวด การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการผลิต การปรับปรุงระบบการทดสอบ และการเสริมสร้างความสามารถในการปรับตัวในการปฏิบัติงานและการบำรุงรักษาเท่านั้นที่จะช่วยให้เรามั่นใจได้ว่าอุปกรณ์จะมีการทำงานที่มั่นคงในระยะยาว-ภายใต้สภาวะการทำงานที่หนักหน่วง ด้วยการยกระดับมาตรฐานการปกป้องสิ่งแวดล้อมอย่างต่อเนื่องและการพัฒนาข่าวกรองทางอุตสาหกรรม การควบคุมคุณภาพของปั๊มกำจัดซัลเฟอร์ไรเซชันจะพัฒนาไปสู่ระบบดิจิทัลและการคาดการณ์ต่อไป ด้วยการบูรณาการการวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่เข้ากับเทคโนโลยีการผลิตขั้นสูง เราจะบรรลุการเปลี่ยนแปลงจาก "การบำรุงรักษาเชิงรับ" ไปสู่ ​​"การป้องกันเชิงรุก" โดยให้การสนับสนุนอุปกรณ์ที่แข็งแกร่งสำหรับการเปลี่ยนแปลงสีเขียวและคาร์บอนต่ำ-ของภาคอุตสาหกรรม