Jennifer Cardillo discută despre asigurarea fiabilității pompei în service abraziv

Menținerea și îmbunătățirea fiabilității pompelor utilizate pentru transportul mediilor abrazive poate reprezenta o provocare considerabilă, în special în aplicațiile cu energie ridicată. Optimizarea performanței și reducerea timpilor de nefuncționare sunt priorități înalte în industria petrolului și gazelor – obiective care pot fi atinse prin planificarea întreținerii și introducerea tehnologiei moderne a materialelor la activele existente.

Rafinăriile și instalațiile de petrol și gaze, atât pe țărm, cât și în larg, folosesc pompe de mare energie în numeroase aplicații pentru a livra produse la debite și înălțimi mari. Fiecare aplicație are propriile provocări, în special cele care implică materiale care provoacă eroziune, coroziune sau abraziune. Pompele responsabile cu livrarea acestor materiale sunt supuse unui atac constant, iar designul lor afectează direct durabilitatea și eficiența.

Abordarea provocărilor

Pompele de mare energie, prin definiție, folosesc motoare electrice mari pentru a le acționa, iar acestea pot contribui cu o proporție semnificativă la costurile cu energie pentru funcționare. Îmbunătățirea eficienței cu doar un punct procentual poate oferi economii substanțiale. Cu toate acestea, acestea devin nesemnificative în comparație cu veniturile care pot fi pierdute dacă producția trebuie să se oprească din cauza timpului neplanificat al pompei.

În mod clar, redundanța pompei este inclusă în proiectarea acestor unități de producție, permițând menținerea activelor fără a afecta producția. Cu toate acestea, frecvența acestor ferestre de întreținere trebuie menținută la minimum pentru a optimiza costurile de funcționare.

Condițiile nefavorabile de funcționare pot duce la uzură excesivă și eroziune, care trebuie remediată frecvent, uneori la câteva luni. Astfel de reparații repetitive pot determina operatorii să revizuiască designul pompei și să compare costurile de întreținere cu un nou activ care ar putea oferi fiabilitate și eficiență îmbunătățite.

Evaluarea costurilor

Cheltuielile de capital și timpul de nefuncționare asociate cu instalarea de noi active de pompe care pot avea cerințe diferite de fundație și conducte pot stagna eforturile de îmbunătățire a disponibilității echipamentelor. Cu toate acestea, există o cale de mijloc care ar trebui luată în considerare în cazul în care proiectele existente sunt evaluate și modernizate pentru a îmbunătăți durabilitatea, reducând în același timp costurile de întreținere. Mai bine, această opțiune va fi considerabil mai puțin costisitoare decât investiția într-un nou activ, care s-ar putea să nu fie proiectat la fel de adecvat.

Exemplu de studiu de caz

O rafinărie se confrunta cu o uzură accelerată a pompei cu jet de tăiere a cocsului, care suporta costuri semnificative cu un timp mediu între defecțiuni (MTBF) de șase până la zece luni. Aplicația a necesitat o pompă care să poată furniza o înălțime diferențială mare și să gestioneze diverse fluide care au un conținut semnificativ de fine abrazive.

Pump specifications were the following: design: 8-stage barrel diffuser (BB5); speed: 4,200rpm; flow: approx. 1,200gpm (273m3/hr); and discharge pressure: >4,000} psig (275 barg).

Pompa funcționa cu apă de decocsificare, care este compusă în principal din ape uzate provenite din alte operațiuni de rafinărie. De obicei, apa poate conține cocsuri fine la 2.500 ppm și medii corozive reziduale, cum ar fi hidrogenul sulfurat.

Funcționarea frecventă a pompei la debite scăzute a dus la daune la recirculare de aspirație/descărcare. După aproximativ șase luni de funcționare, o pierdere de material din rulmentul axial a făcut ca rotorul să se deplaseze pe plăcuțele de tracțiune, rezultând temperaturi ridicate ale rulmentului. Alte inspecții au constatat:

Paleta de admisie a rotorului s-a erodat din cauza condițiilor de debit suboptimale

Abraziune de mare viteză la intrarea difuzorului

Eroziunea prin coroziune pe fețele laterale ale inelului de uzură

Eroziunea severă a arborelui la căile navigabile ale rotorului

Pierdere semnificativă de material pe suprafețele de rulare

Spațiile libere au fost cu 300% mai mari decât designul original

Opțiunile pentru îmbunătățirea acestei situații includ înlocuirea pompei cu un produs nou care utilizează materiale de calitate superioară, înlocuirea componentelor deteriorate similare sau implementarea unor modificări mecanice de proiectare și repararea pieselor deteriorate folosind un material de acoperire care va îmbunătăți durabilitatea. . Dintre acestea trei, ultima este soluția cea mai rentabilă pe termen mediu și lung.

Soluții pe termen lung

Analiza cauzei principale este esențială dacă situațiile de acest fel vor fi îmbunătățite. Cu excepția cazului în care a existat un defect în materialele originale, înlocuirea pieselor similare va avea drept rezultat același rezultat. Înțelegând cauza problemei, este posibil să oferim o soluție pe termen lung.

În acest caz, jocul rotorului a fost mărit de natura abrazivă a mediului, ceea ce a cauzat uzura corpului pompei. În plus, colțurile ascuțite și unghiurile mari de incidență ale căilor de curgere a mediilor au determinat particulele abrazive să uzeze materialul de bază.

Prima îmbunătățire a venit din reproiectarea inelelor de împingere pentru a reduce unghiurile de incidență și pentru a elimina orice colțuri ascuțite. În plus, pieselor de uzură au fost adăugate raze.

Cu toate acestea, o durabilitate mai mare poate fi obținută prin adăugarea de acoperiri specializate, care pot îmbunătăți performanța și fiabilitatea, cu condiția ca acestea să fie aplicate de centre de service care au cunoștințe și înțelegere de specialitate. Pentru aplicațiile concepute pentru a îmbunătăți rezistența la uzură și coroziune, sunt utilizate în mod obișnuit acoperiri cu combustibil cu oxigen de mare viteză (HVOF).

Legătura perfectă

Acoperirile diferite au proprietăți de lipire ușor variate cu diferite substraturi, așa că este esențial să înțelegem condițiile necesare pentru a obține o lipire perfectă. O legătură de acoperire este unul dintre cele mai critice aspecte ale succesului său în serviciu. Ca atare, ar trebui să fie în centrul atenției în timpul tuturor proceselor asociate cu acoperirea.

În fiecare proiect de renovare, stabilirea specificațiilor procesului este esențială pentru succesul și durabilitatea pe termen lung a acoperirii. Aceasta implică detalierea echipamentelor aprobate și a parametrilor procesului, precum și proprietățile necesare pentru acceptarea acoperirii, cum ar fi rezistența la tracțiune, caracteristicile microstructurii, duritatea și valorile rugozității suprafeței.

Prin inspectarea microstructurii și proprietăților mecanice ale acoperirii, este posibil să se verifice dacă a fost aplicat conform specificațiilor cerute și că va oferi toate beneficiile așteptate în funcționare.

Acoperiri de precizie

Revenind la exemplul de pompă, HVOF este un proces cu linie de vedere, iar pentru a optimiza acuratețea aplicării, acoperirile au fost aplicate folosind un braț robotizat echipat cu echipament automat de pulverizare termică. Suprafețele exterioare și, pe cât posibil, interioare ale rotorului au fost tratate cu un înveliș de pompă rezistent la eroziune, în timp ce orificiul arborelui a fost aplicat cu un strat anti-gălare.

Pentru a recondiționa arborele pompei la dimensiunile sale originale, acesta a fost reconstruit folosind procesul de acoperire HVOF. Acoperirea a fost apoi șlefuită la dimensiunile originale înainte de a fi reasamblată.

Pompa recondiționată a fost reinstalată și monitorizată cu atenție pentru a determina creșterea MTBF. De fapt, pompa a continuat să funcționeze timp de doi ani înainte de a fi reinspectată pentru uzură. Prin refolosirea pieselor originale din pompă și îmbunătățirea caracteristicilor de uzură a acestora cu acoperiri și componente îmbunătățite mai potrivite cerințelor aplicației, spațiul liber pe bucșa de înaltă presiune a fost de numai 0.002 inchi. (0,05 mm) supradimensionat după doi ani de serviciu.

În același interval de timp, dacă operatorul ar fi continuat să folosească piese de schimb, cartușul ar fi fost schimbat de două ori în acest moment. În schimb, rafinăria făcuse o economie semnificativă a costurilor de întreținere, precum și reducerea la minimum a timpului de nefuncționare, optând pentru modernizarea pieselor cu o acoperire mai durabilă și îmbunătățirea designului mecanic al unora dintre piese.

Există multe aplicații de pompare în sectorul petrolului și gazelor care implică fluide care conțin medii abrazive. Cu excepția cazului în care pompele sunt proiectate și construite pentru a face față acestor condiții dificile, fiabilitatea acestui echipament poate fi afectată în mod substanțial. Schimbările în parametrii procesului și aplicațiile pot determina afectarea negativă a echipamentelor vechi, iar fără intervenția unui specialist sau înlocuirea completă, costurile de întreținere pot crește dramatic.

Pompele de înaltă energie reprezintă o investiție considerabilă și se așteaptă ca acestea să ofere servicii eficiente și fiabile, chiar și în medii provocatoare. Lucrând cu un partener care are expertiza și facilitățile unui producător de echipamente originale (OEM), operatorii pot beneficia de o vastă rezervă de cunoștințe. Evaluarea cu experiență, împreună cu analiza expertă a designului, permit îmbunătățiri ale durabilității și fiabilității care pot fi aplicate pompelor de înaltă energie. Aceste soluții rentabile reprezintă o oportunitate ideală de a prelungi durata de viață și de a minimiza costurile de operare.