化学工場における「異常な騒音と振動」の判断経験

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この投稿は、2015年11月17日14時49分にyinkuilin6868によって最終的に編集されました。化学プラントの運転において、経験豊富なオペレーターは、鋭い聴覚を活用して異常な音や振動を察知し、通常の騒音の中からそのような音を見つけ出して対処することで、装置の損傷を防ぎます。 一般的に、騒音が発生する原因は以下のようなものがあります。1.バルブの内部部品の腐食；　　2.ポンプによる排気；　　3.高出力ポンプの低負荷運転；　　4.遠心圧縮機のサージ；　　5.熱交換器の隔壁破損；　　6. 炭化水素の水中でのフラッシュ蒸発；　　7.制御弁のキーキー音；　　8. 蒸気配管で水撃が発生した。 一、回転機器の異常な騒音　 1．圧縮機　　圧縮機の騒音は、主に本体の気体力騒音と補助機器の機械的騒音で構成される。通常、普段測定される騒音は84～102dBです。　　圧縮機がサージを起こし始めると、数秒おきに低く轟くような音が定期的に発生します。この時、圧縮機は不安定な状態で運転しており、ローターがベアリング間を往復しながらスライドし、さらにスラストベアリングを圧迫している。ローターのこのような水平方向への動きは、避けられずに圧縮機のシールやベアリングを損傷させる。毎回のサージ音は、ローターが軸受間で再び滑動したことを示している。このサージ音が大きくなるほど、ローターに作用する水平方向の力は強くなり、危険性も高まり、軽度のサージから圧縮機が完全に自壊するまでに至ることがある。一般的に、機械が3000r/minで回転する方が、8000r/minで回転するよりもサージングに強いです。　　サージの原因と対策：　　①排気圧力が高すぎる。背圧を下げるために、コンプレッサー後冷却器の受け容器を排気するか、後冷却器に入る冷却水のバルブを開けます。　　②排気速度が遅い。サージ防止弁を開くことで、排出されたガスが後段圧縮機の吸気側に循環するようになる。　　③吸入ガスの温度が高い。ほとんどの装置には、圧縮機の吸気口の上流に少量の軽い液体炭化水素を注入する装置が備えられており、この液体が蒸発して圧縮機に吸い込まれる熱い空気を冷却する。上流工程に対して、圧縮機に入るガスの温度を下げるよう要求することもできる。　　 2.ポンプ　機械式ポンプの騒音は主にモーターから発生し、そのモーターの騒音は、モーター自体の電磁振動によって生じる電磁的騒音、後部ファンによって引き起こされる空力騒音、そして機械的騒音の3つの要素で構成されている。一般的には83～105dBです。ポンプの異常な騒音や振動は、主にポンプの真空状態、ポンプ容量が大きすぎること、ポンプのキャビテーションなどが原因です。　　ポンプのキャビテーション：遠心ポンプが震えるような音を立てるのは、キャビテーションが起きているためです。これは、吸引圧力が不十分でポンプ内の液体が気化してしまい、気泡が変形・崩壊することで振動が生じていることを意味します。この状態が続くと、ポンプの軸シールや軸受、インペラーが損傷してしまいます。　　ポンプの真空化を防ぐ最も迅速な方法：ポンプの出口を絞って流量を下げ、次にポンプが抽出するタンク内の液面を上げることです。次に、ポンプを直接停止させる方法で、最も良いのはポンプと抽出タンクの液面を連動制御することです。　　ポンプのキャビテーション：キャビテーションが発生すると、騒音や振動が生じ、インペラーの一部は繰り返しの大きな衝撃力によって材料表面が疲労し、点食から深刻なハニカム状の空洞が形成され、ブレードが損傷を受けます。また、キャビテーションが深刻な場合、大量の気泡が発生して流体通路の一部の空間を占めるため、ポンプの流量や圧力、効率が著しく低下する。 　　したがって、ポンプを正常に動作させるためには、羽根の入口での最小圧力をある臨界値以上に保つ必要があり、その最小圧力は輸送温度における液体の飽和蒸気圧よりも高くなければならない。運転中にキャビテーションが発生した場合は、直ちにポンプから空気を排出する必要があります。　　ポンプの容量が大きすぎる：大容量の遠心ポンプは、容量を下げた場合、運転中にしばしば低くかすかな音を発する。これは主にインペラ内での内部循環が原因である。長期にわたってこのままでは、ローター部分が損傷します。唯一の方法は、出口流速を増加させることだ。　　振動が過度に大きい回転機器は、ポンプが損傷する前に、直ちに運転を停止させるべきである。 二、バルブおよび配管の異常な騒音と振動　　バルブおよび配管の騒音は、主に加圧されたガスが配管を摩擦すること、または急激な減圧による排気が周囲のガスを乱すことで発生する騒音です。　　バルブの異常な騒音は、主に以下の理由によるものです：　　①バルブシートに異物が付着している；　　②高速液体がバルブを破損させる；　　③切替バルブは制御バルブとして使用される；　　④シャットオフバルブの漏れ；　　⑤蒸気と液体の混合液がバルブ本体を流れる。　　制御バルブの悲鳴：良好な状態にある制御バルブは、正常に閉じることができるはずです。制御バルブが完全に閉じているのに鈍い音がする場合、液体が制御バルブのシートから漏れ出していることを意味します。バルブの圧力損失が大きい場合、騒音は非常に大きくなります。小さな石やネジ、溶接スラグなどの異物がバルブに詰まると、バルブがしっかり閉じなくなることがあります。　　ノイズがあるということは、高速度の流体がバルブを通過していることを意味し、長期にわたるとバルブ自体が摩耗します。バルブを取り出して修理できない場合、最善の方法は上流の配管の圧力を下げることです。　　もし制御バルブの正常な作動位置が閉じた状態にあり、頻繁に騒音が発生し、バルブを通過する際の圧力降下が大きい場合、気液混合物が制御バルブを通過して流量制御されるときに重度の振動が生じます。流体の温度を下げることで、この振動は軽減されます。　　切替バルブのキーキー音：音を聞いて切替バルブに漏れがないかを判断することは、事故対応を行う人が身につけるべき技術です。　　バルブの底部に耳を当てると、この流体が漏れ出る音がはっきりと聞こえます。漏れがなければ騒音は聞こえません。通常、バルブは制御用としては使用されません。開弁時に開度を2～3回分以上開けると、バルブの内部が高速の流体によって摩耗されてしまいます。このように、バルブが閉じると、バルブ本体から漏れが生じます。2.1MPaの圧力差であれば、このような高流量の流体を摩耗したバルブを通過させるのに十分である。 三、蒸気および凝縮液配管の振動　　蒸気および配管の異常な振動は、蒸気が冷たい金属表面で急速に凝縮したり、蒸気と凝縮水が混ざり合って生じる激しい衝撃によって引き起こされる。これを水撃、またはウォーターハンマーとも呼び、その振動音は非常に大きい。　　したがって、蒸気を供給する際には、まず蒸気配管を温めて配管内の水を排出し、水撃を防ぐ必要があります。蒸気で加熱される再沸器や熱交換器などでは、初めて蒸気が配管に導入される際にも、恐ろしい水撃が発生する。　　注意：温め管、排水！四、熱伝達装置　　　回転する装置が異常な音を立てることは珍しくないが、安定して動作している静止型の熱伝達装置でも時折異常な音や振動を発することがあり、困惑させられることがある。その原因は一般的に以下のようなものがあります：　　①水撃；　　②気体が液体に漏れ出す；　　③熱交換器の隔壁が破損；　　④共鳴など。　　熱交換器の水撃：流動する流体を用いる熱交換器では、運転開始前に内部に空気やその他のガスが残留している。そのため、運転前に熱交換器からガスを抜き、液体で内部のガスを置き換える必要がある。もしガスを抜かなければ、ガスと液体が混ざり合って流動する際に乱流が発生し、多数の気泡が生じる。気泡が破裂すると、液体が高速でその空間を埋め尽くし、大きな衝撃力が生じる。これにより装置はガスが完全に排出されるまで、絶え間なく激しく振動し続ける。加熱された液体において、加熱温度が流体の蒸発温度に達すると、気液混相流が生じ、それによって水撃が引き起こされる。　　漏洩：軽質な炭化水素液体が低圧の液体中に漏れると、すぐに蒸気として気化します。この急激な膨張により圧力が変動し、配管が動いてしまいます。高圧ガスが低圧ガスに漏れることも、機器や配管の振動を引き起こします。したがって、このような振動が見られた場合は、直ちに熱交換器の放気弁とドレン弁を開き、液体の成分を調査またはサンプリングして分析し、漏れの有無を確認しなければならない。　　熱交換器の隔壁の破損：この問題を示す一例がある。原油熱交換器に接続されている管が振動し始め、数日間その振動が続いた後、管内の原油の流れが突然止まった。熱交換器のヘッドを開けてみると、流路隔壁が破損しており、原油の出口が塞がれていることがわかった。設計上許容される圧力降下は345kPaであるが、運転時の圧力降下は483kPaとなり、部分的に詰まった配管によって原油の圧力降下が急激に増加し、圧力の上昇に伴って流路隔壁が最終的に破壊される。熱交換器の配管に振動が見られた場合は、ケーシングと管側との間の圧力損失をチェックする必要があります。　　要するに、異常な騒音や振動が発生する原因は多種多様であり、経験豊富なオペレーターや専門家はその音からすぐに原因を判断し、事故の発生を防ぐために即座に対策を講じるが、時には総合的に考慮し、見極める必要もある。