Как управлять современной системой резки кокса

Доктор Вольфганг Пауль и Джей Джонс описывают особенности современных приводов режущих систем для подъемников и приводов бурильной колонны (поворотных соединений), внедренных с 2000 года.

С 2000 года технология установок замедленного коксования кардинально изменилась. За несколько лет до этого было осуществлено несколько разработок, но в отношении безопасности, производительности и надежности были достигнуты лишь небольшие успехи.

В последнее время в сочетании с разработкой автоматических верхних и нижних клапанов, автоматических сверлильных/режущих инструментов и приводов подъемников появились высокопроизводительные режущие системы, которые позволили значительно улучшить безопасность, производительность и надежность.

В основном параметры процесса определяют характер коксового агрегата и системы декоксования. Это не будет исследоваться, будут рассмотрены только механические аспекты системы.

До 2000 года проекты и заказы основывались на коксовых барабанах диаметром до 29 футов (8,8 м) и высотой от фланца до фланца (FF) до 130 футов (39,0 м).

В настоящее время строятся установки удаления кокса диаметром 32 фута (9,80 м) и высотой FF 150 футов (46,0 м). Это отражает увеличение длины на 15 процентов и диаметра на 10 процентов. Поскольку объем увеличивается пропорционально квадрату диаметра и линейному росту, большая производительность (пропускная способность) будет достигнута при увеличении диаметра, а не высоты FF.

Помимо параметров процесса, таких как общая высота конструкции, прочность коксового барабана, конкретные условия площадки, могут играть важную роль, но эти вопросы здесь не рассматриваются.

Примерно в 2000 году расход и давление струйного насоса составляли 1200 галлонов в минуту при 4400 фунтах на квадратный дюйм (272 м3/ч при 300 бар). По мере увеличения размера коксового барабана производительность гидравлики струйного насоса увеличилась до 1400 галлонов в минуту при 5000 фунтов на квадратный дюйм (320 м3/ч при 350 бар).

Некоторое время оставались только машинисты на приводах подъемника и бурильной колонны.

См. диаграмму развития расхода и давления коксовых барабанов и струйных насосов с 1980 по 2008 год. Данные показаны в процентах, чтобы отразить рост с течением времени. Каждый раз, когда создавались насосы и бочки разных размеров, диаграмма показывает тенденцию. Основные данные для расчета указаны ниже.

На протяжении десятилетий подъемники и вращающиеся соединения приводились в движение сжатым воздухом с помощью пневматических двигателей. Мощность составляла примерно 30 л.с. (22 кВт) для подъемника и 13 л.с. (10 кВт) для вращающегося соединения (также называемого приводом бурильной колонны, DSD).

На нескольких установках в 1990-х годах были установлены компоненты с гидравлическим приводом, но большинство установленных агрегатов оставались с пневматическим приводом.

Параллельно с требованиями повышения производительности необходимо было решить и другие проблемы, такие как снижение уровня шума и загрязнения окружающей среды. Так как пневматические двигатели имеют высокий уровень шума и разбрызгивание масла из-за смазанного воздуха.

С дальнейшим увеличением размеров барабанов и струйных насосов потребовалось общее изменение приводов подъемников и бурильных труб.

Компоненты с гидравлическим приводом

Подъемники и приводы бурильной колонны должны были работать на гораздо более высоких уровнях мощности без увеличения размеров компонентов.

В 2000 году компания Ruhrpumpen разработала модернизированную систему подъемников и приводов бурильной колонны с гидравлическим приводом, приводимую в действие гидравлическим силовым агрегатом, специально разработанным для работы этих компонентов в установке коксования. К преимуществам относятся:

- Тяговое усилие подъемника до 9900 фунтов силы (45 кН).

- Крутящий момент DSD до 5500 фунт-футов (7500 Нм).

- Приводы мотопомп резервируются в закрытом помещении.

- Эксплуатация и контроль осуществляется с панели оператора через ПЛК. Это одно из основных требований к дистанционной или автоматической резке.

Тем не менее, потребовалось дополнительное количество трубопроводов и установка гидравлических компонентов на режущей деке и вышке.

Компоненты с электроприводом

В 2004 году компания Ruhrpumpen разработала систему с электроприводом для подъемников и приводов бурильной колонны. Двигатели подъемника и DSD приводятся в движение преобразователями частоты (ЧРП) с установленными резервными ЧРП. Устройства могут располагаться в безопасных или опасных зонах.