Различия в техническом обслуживании и выводе из эксплуатации водородных компрессоров в разных отраслях промышленности.

Техническое обслуживание водородных компрессоров включает в себя два наиболее рискованных этапа за весь жизненный цикл оборудования: техническое обслуживание и вывод из эксплуатации. В отличие от плановых проверок и анализа масла, эти два этапа требуют полной разборки или полного демонтажа оборудования из системы; ошибки в эксплуатации могут напрямую привести к утечкам водорода и взрывам. В рекомендациях ANZIGA для установок, работающих с газообразным водородом, четко указано, что все системы, работающие с легковоспламеняющимися газами, должны быть продуты азотом перед подачей воздуха, и что необходимо предотвратить попадание воздуха при запуске водородных компрессоров, поскольку смесь воздуха и водорода образует взрывоопасную смесь. Хотя этот принцип применим повсеместно во всех отраслях промышленности, конкретные стандарты эксплуатации значительно различаются.

Хлорщелочная промышленность представляет собой особенно уникальную совокупность условий. Водородные компрессоры, хлорные компрессоры, печи для производства HCl и графитовые теплообменники представляют собой высокоспециализированную комбинацию оборудования в хлорщелочной промышленности. Выход водородного компрессора оборудован сигнализацией высокого давления и автоматическим предохранительным клапаном; водородная система также должна быть оснащена линиями периодической продувки азотом для процедур запуска и остановки. В случае отказа хлорного компрессора блокировка должна отключить выпрямительный трансформатор, чтобы прекратить подачу электроэнергии к электролитическим ячейкам. Поэтому перед техническим обслуживанием или демонтажем все оборудование в этой системе должно быть отключено, а изоляция и продувка системы должны выполняться скоординированно; техническое обслуживание водородного компрессора не может быть запланировано как изолированная операция.

Различия в техническом обслуживании водородных компрессоров в отрасли

В нефтехимической промышленности техническое обслуживание водородных компрессоров в основном включает капитальный ремонт, основное внимание в котором уделяется устранению износа, вызванного непрерывной работой. Когда компания Burckhardt Compression ремонтировала водородные компрессоры в установке гидрокрекинга на нефтеперерабатывающем заводе IOCL в Матхуре, Индия, втулки малых концов шатунов третьей ступени неоднократно заклинивали, препятствуя перезапуску компрессоров. Ремонтная бригада отремонтировала и модифицировала отверстие малого конца крейцкопфа, а также отверстия большого и малого концов шатунов. Стоимость отремонтированных компонентов составила всего 40% от стоимости новых деталей, при этом среднее время между отказами увеличилось. Капитальный ремонт поршневых компрессоров требует последовательной разборки — начиная с клапанов, головки цилиндра, крейцкопфа, поршня, шатунов и коленчатого вала — при этом ключевыми контрольными точками являются точное измерение зазора между поршнем и гильзой цилиндра, а также округлость и цилиндричность шеек коленчатого вала.

Ремонт водородных компрессоров на водородных заправочных станциях в основном касается диафрагменных компрессоров. Исследование, основанное на фактических данных эксплуатации, показывает, что отказы диафрагменных компрессоров в основном вызваны циклической усталостью и неисправностями гидравлической системы, при этом частые циклы запуска-остановки ускоряют разрыв диафрагмы. Во время ремонта необходимо сначала слить гидравлическое масло обратно в картер, прежде чем разбирать блок цилиндров и камеру диафрагмы для замены диафрагмы и повторной затяжки узла. Импортное оборудование часто сталкивается с трудностями из-за отсутствия специализированных инструментов и технической документации.

Техническое обслуживание водородных компрессоров в электронной и полупроводниковой промышленности подчиняется чрезвычайно строгим требованиям чистоты. Техническое обслуживание должно проводиться в чистом помещении, а все материалы компонентов, контактирующих с водородом, должны быть тщательно отобраны для предотвращения загрязнения путем выделения газов. После технического обслуживания необходимо проверить уровень утечки 10⁻⁹ Па•м³/с. Техническое обслуживание в водородной металлургии сосредоточено на восстановлении точности работы тяжелого оборудования. На заводах по производству прямого восстановления водорода (DRI) целостность уплотнений водородных компрессоров является критически важным элементом технического обслуживания; сухие газовые уплотнения обычно служат от 25 000 до 35 000 часов в условиях чистого водорода DRI. Поверхности уплотнений часто проверяются на наличие микроскопических трещин с помощью капиллярной дефектоскопии, а болты должны затягиваться поэтапно, следуя диагональной последовательности.

Различия в отрасли в методах удаления водорода из компрессоров

Основная цель демонтажа водородных компрессоров — полная изоляция оборудования и систем, а также обеспечение экологически безопасной утилизации в условиях абсолютной безопасности. В документе EIGA Doc 137/20 указано, что водородные установки в основном имеют модульную конструкцию; после демонтажа каждый независимый блок может быть демонтирован целиком и оценен на предмет возможности повторного использования. Оборудование, которое не может быть использовано повторно, должно быть разобрано, отсортировано для переработки, а оставшиеся части утилизированы в соответствии с правилами обращения с отходами.

Демонтаж водородных компрессоров на водородных заправочных станциях регулируется непосредственно стандартом GB 50516. Водородные резервуары высокого давления, водородные компрессоры и трубопроводы должны быть продуты азотом чистотой не менее 99,2% перед началом эксплуатации, перед проведением огневых работ во время технического обслуживания или до и после длительных остановок. После продувки необходимо провести анализ проб, и работы могут быть продолжены только после того, как содержание кислорода в азоте не превысит 0,5%. Сигнализация о концентрации водорода на станции должна оставаться в рабочем состоянии во время демонтажа до полной инертности системы.

Демонтаж водородных компрессоров в секторах хранения энергии и электронных полупроводников требует повышенного внимания к отслеживаемости материалов. Водородное охрупчивание является ключевым потенциальным риском для металлических компонентов в средах высокого давления водорода; даже аустенитная нержавеющая сталь или никелевые сплавы могут испытывать ухудшение характеристик из-за длительного воздействия водорода. Исследование диафрагм из нержавеющей стали показало, что после длительного воздействия газообразного водорода в процессе эксплуатации общая концентрация водорода в диафрагмах увеличилась на 103–243% по сравнению с материалом в его исходном состоянии. Перед демонтажем компоненты необходимо проверить на наличие трещин, вызванных длительным воздействием водорода, чтобы предотвратить ошибочную переработку или повторное использование поврежденных компонентов. Демонтаж компрессоров в электронной и полупроводниковой промышленности должен осуществляться в соответствии с процедурами демонтажа в чистых помещениях, чтобы предотвратить загрязнение окружающей среды твердыми частицами.

Обзор отраслевых различий в техническом обслуживании и демонтаже

Логика принятия решений для скоординированного управления крупным оборудованием

В хлорщелочной промышленности техническое обслуживание водородных компрессоров, хлорных компрессоров, печей HCl и графитовых теплообменников должно координироваться как единая система. В сценариях технического обслуживания ядро этой координации заключается в остановке и продувке системы. Перед проведением технического обслуживания любого оборудования его необходимо полностью отключить от технологической системы и физически изолировать, установив глухие фланцы, чтобы предотвратить попадание хлора в рабочую зону. Вся система должна быть тщательно продута азотом до тех пор, пока не пройдет проверку. Техническое обслуживание хлорных компрессоров сосредоточено на изоляции системы, продувке азотом и блокировке энергии для предотвращения остаточного хлора и случайного запуска. Из-за высокой хрупкости графита при перемещении и демонтаже графитовых теплообменников необходимо использовать специальное подъемное оборудование или мягкие стропы; падение, удары или раздавливание их строго запрещены. Печь HCl также должна быть тщательно продута перед техническим обслуживанием, а состояние графитовых компонентов и взрывозащитных мембран внутри печи должно быть проверено.

В сценариях демонтажа ключевым моментом координации между демонтажем водородного компрессора и выводом из эксплуатации вышеупомянутого оборудования является комплексный контроль за демонтажем и загрязнением. Необходимо разработать комплексный план демонтажа, охватывающий эти три типа оборудования, четко определяющий последовательность демонтажа, методы подъема и процедуры утилизации отходов. Перед демонтажем все подключенные трубопроводы должны быть тщательно очищены и продуты; безопасность должна быть подтверждена путем отбора проб и анализа до начала любых работ с использованием открытого огня или резки. Демонтаж графитового теплообменника должен осуществляться в соответствии с рабочими процедурами для хрупких материалов, а также необходимо оценить, не подверглось ли оборудование коррозии или износу из-за длительного воздействия хлора и хлористого водорода, чтобы обеспечить утилизацию компонентов в соответствии с нормативными требованиями.

Независимо от отрасли, основное требование безопасности при техническом обслуживании водородных компрессоров остается неизменным: работы могут начинаться только после того, как система будет изолирована, продута азотом и проверена на соответствие стандартам. Различия заключаются в конкретных стандартах и особенностях эксплуатации, а не в фундаментальных принципах.