Jennifer Cardillo apspriež sūkņa uzticamības nodrošināšanu abrazīvās apkopes laikā

Abrazīvu materiālu transportēšanai izmantoto sūkņu uzticamības uzturēšana un uzlabošana var būt ievērojams izaicinājums, jo īpaši lielas enerģijas lietojumos. Veiktspējas optimizēšana un dīkstāves samazināšana ir augstas prioritātes naftas un gāzes nozarē – mērķi, ko var sasniegt, plānojot apkopi un ieviešot esošajos aktīvos modernas materiālu tehnoloģijas.

Rafinēšanas rūpnīcās un naftas un gāzes iekārtās gan jūrā, gan jūrā izmanto lielas enerģijas sūkņus daudzos lietojumos, lai piegādātu produktus ar lielu plūsmas ātrumu un augstumu. Katram lietojumam ir savi izaicinājumi, jo īpaši tiem, kas saistīti ar materiāliem, kas izraisa eroziju, koroziju vai noberšanos. Sūkņi, kas ir atbildīgi par šo materiālu piegādi, tiek pastāvīgi uzbrukti, un to dizains tieši ietekmē to izturību un efektivitāti.

Izaicinājumu risināšana

Augstas enerģijas sūkņi pēc definīcijas izmanto lielus elektromotorus, lai tos darbinātu, un tie var radīt ievērojamu daļu no darbības enerģijas izmaksām. Efektivitātes uzlabošana tikai par vienu procentpunktu var nodrošināt ievērojamus ietaupījumus. Tomēr tie kļūst nenozīmīgi salīdzinājumā ar ieņēmumiem, kas var tikt zaudēti, ja ražošana jāpārtrauc neplānotas sūkņa dīkstāves dēļ.

Skaidrs, ka sūkņu dublēšana ir iebūvēta šo ražošanas iekārtu konstrukcijā, kas ļauj uzturēt aktīvus, neietekmējot izlaidi. Tomēr šo apkopes logu biežums ir jāsamazina līdz minimumam, lai optimizētu ekspluatācijas izmaksas.

Nelabvēlīgi ekspluatācijas apstākļi var izraisīt pārmērīgu nodilumu un eroziju, kas ir jālabo bieži, dažreiz ik pēc dažiem mēnešiem. Šādi atkārtoti remontdarbi var likt operatoriem pārskatīt sūkņa konstrukciju un salīdzināt apkopes izmaksas ar jaunu līdzekli, kas varētu nodrošināt uzlabotu uzticamību un efektivitāti.

Izmaksu novērtēšana

Kapitālie izdevumi un dīkstāves, kas saistītas ar jaunu sūkņu līdzekļu uzstādīšanu, kuriem var būt atšķirīgas pamatu un cauruļvadu prasības, var apturēt centienus uzlabot aprīkojuma pieejamību. Tomēr pastāv vidusceļš, kas būtu jāņem vērā, novērtējot un uzlabojot esošos dizainus, lai uzlabotu izturību, vienlaikus samazinot uzturēšanas izmaksas. Vēl labāk, ja šī iespēja būs ievērojami lētāka nekā ieguldījums jaunā aktīvā, kas var nebūt tik atbilstoši izstrādāts.

Gadījuma izpētes piemērs

Rafinēšanas rūpnīcā koksa griešanas strūklas sūknis strauji nolietojās, un tas radīja ievērojamas izmaksas, un vidējais laiks starp atteici (MTBF) bija seši līdz desmit mēneši. Lietojumprogrammai bija nepieciešams sūknis, kas varētu nodrošināt augstu diferenciāļa galvu un apstrādāt dažādus šķidrumus, kuros bija ievērojams abrazīvo daļiņu saturs.

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).

Sūknis darbojās ar koksa atdalīšanas ūdeni, ko galvenokārt veido notekūdeņi no citām rafinēšanas darbībām. Parasti ūdens var saturēt koksa smalkās daļiņas ar 2500 ppm un korozīvas vides paliekas, piemēram, sērūdeņradi.

Bieža sūkņa darbība ar zemu plūsmas ātrumu bija izraisījusi sūkšanas/izplūdes recirkulācijas bojājumus. Pēc aptuveni sešiem darbības mēnešiem materiāla zudums no vilces gultņa izraisīja rotora nobīdi uz vilces spilventiņiem, kā rezultātā gultņu temperatūra bija augsta. Papildu pārbaudēs konstatētas:

Darbrata ieplūdes lāpstiņa erozija neoptimālu plūsmas apstākļu dēļ

Liela ātruma nobrāzums pie difuzora ieejas

Korozijas erozija nodiluma gredzena sānu virsmām

Spēcīga vārpstas erozija pie lāpstiņriteņa ūdensceļiem

Ievērojams materiāla zudums uz skriešanas virsmām

Atstarpes bija par 300% lielākas nekā sākotnējā projektā

Šīs situācijas uzlabošanas iespējas ietver sūkņa nomaiņu pret jaunu produktu, kurā tiek izmantoti augstākas kvalitātes materiāli, bojāto komponentu nomaiņu vai līdzīgu mehānisku konstrukcijas izmaiņu veikšanu un bojāto daļu labošanu, izmantojot pārklājuma materiālu, kas uzlabos izturību. . No šiem trim pēdējais ir visrentablākais risinājums vidējā termiņā un ilgtermiņā.

Ilgtermiņa risinājumi

Pamatcēloņu analīze ir būtiska, ja tiek uzlabotas šādas situācijas. Ja vien oriģinālajos materiālos nav bijis defektu, līdzīgu daļu nomaiņa radīs tādu pašu rezultātu. Izprotot problēmas cēloni, ir iespējams nodrošināt ilgtermiņa risinājumu.

Šajā gadījumā lāpstiņriteņa atstarpes palielināja materiāla abrazīvās īpašības, kas izraisīja sūkņa korpusa nolietošanos. Turklāt asi stūri un augstie mediju plūsmas ceļu krišanas leņķi lika abrazīvām daļiņām nolietot pamatmateriālu.

Pirmais uzlabojums tika panākts, pārveidojot vilces gredzenus, lai samazinātu krišanas leņķus un noņemtu visus asus stūrus. Turklāt dilstošajām daļām tika pievienoti rādiusi.

Tomēr lielāku izturību var panākt, pievienojot īpašus pārklājumus, kas var uzlabot veiktspēju un uzticamību, ja tos izmanto servisa centros, kuriem ir ekspertu zināšanas un izpratne. Lietojumiem, kas paredzēti, lai uzlabotu nodilumizturību un koroziju, parasti izmanto ātrgaitas skābekļa degvielas (HVOF) pārklājumus.

Perfekta savienošana

Dažādiem pārklājumiem ir nedaudz atšķirīgas saķeres īpašības ar dažādām pamatnēm, tāpēc ir svarīgi izprast nosacījumus, kas nepieciešami, lai panāktu perfektu saķeri. Pārklājumu saite ir viens no svarīgākajiem aspektiem, lai tas būtu veiksmīgs ekspluatācijā. Tādējādi tai jābūt fokusā visos ar pārklāšanu saistītajos procesos.

Ikvienā atjaunošanas projektā procesa specifikāciju noteikšana ir būtiska, lai pārklājums būtu veiksmīgs un noturīgs ilgtermiņā. Tas ietver apstiprināto iekārtu un procesa parametru, kā arī pārklājuma pieņemšanai nepieciešamo īpašību, piemēram, stiepes izturības, mikrostruktūras raksturlielumu, cietības un virsmas raupjuma vērtību detalizētu aprakstu.

Pārbaudot pārklājuma mikrostruktūru un mehāniskās īpašības, ir iespējams pārliecināties, vai tas tika uzklāts atbilstoši nepieciešamajām specifikācijām un ka tas nodrošinās visus sagaidāmos ieguvumus ekspluatācijā.

Precīzijas pārklājumi

Atgriežoties pie piemēra sūkņa, HVOF ir redzamības process, un, lai optimizētu uzklāšanas precizitāti, pārklājumi tika uzklāti, izmantojot robotizētu roku, kas aprīkota ar automatizētu termiskās izsmidzināšanas aprīkojumu. Darbrata ārējās un iespēju robežās arī iekšējās virsmas tika apstrādātas ar eroziju izturīgu sūkņa pārklājumu, savukārt vārpstas urbumam tika uzklāts pretgalēju pārklājums.

Lai atjaunotu sūkņa vārpstu līdz tās sākotnējiem izmēriem, tā tika pārbūvēta, izmantojot HVOF pārklājuma procesu. Pēc tam pārklājums pirms atkārtotas montāžas tika slīpēts līdz sākotnējiem izmēriem.

Atjaunotais sūknis tika atkārtoti uzstādīts un rūpīgi uzraudzīts, lai noteiktu MTBF pieaugumu. Faktiski sūknis turpināja darboties divus pilnus gadus, pirms tam tika veikta atkārtota nodiluma pārbaude. Atkārtoti izmantojot sūkņa oriģinālās detaļas un uzlabojot to nodiluma raksturlielumus ar modernizētiem pārklājumiem un komponentiem, kas ir labāk piemēroti pielietojuma prasībām, augstspiediena bukses atstarpes bija tikai 0.002 collas. (0,05 mm) lielizmēra pēc divu gadu kalpošanas.

Tajā pašā laika posmā, ja operators būtu turpinājis lietot rezerves daļas, kasetne šajā brīdī būtu nomainīta divas reizes. Tā vietā naftas pārstrādes rūpnīca bija ievērojami ietaupījusi uzturēšanas izmaksas, kā arī samazinājusi dīkstāves laiku, izvēloties modernizēt detaļas ar izturīgāku pārklājumu un uzlabojot dažu daļu mehānisko dizainu.

Naftas un gāzes nozarē ir daudz sūknēšanas lietojumu, kas ietver šķidrumus, kas satur abrazīvus materiālus. Ja vien sūkņi nav konstruēti un konstruēti tā, lai izturētu šos sarežģītos apstākļus, šī aprīkojuma uzticamība var tikt būtiski ietekmēta. Izmaiņas procesa parametros un lietojumos var negatīvi ietekmēt mantoto aprīkojumu, un bez speciālista iejaukšanās vai pilnīgas nomaiņas uzturēšanas izmaksas var ievērojami palielināties.

Augstas enerģijas sūkņi ir ievērojams ieguldījums, un ir sagaidāms, ka tie nodrošinās efektīvu un uzticamu servisu pat sarežģītos apstākļos. Sadarbojoties ar partneri, kuram ir oriģinālā aprīkojuma ražotāja (OEM) zināšanas un iespējas, operatori var gūt labumu no plašās zināšanu rezerves. Pieredzējis novērtējums apvienojumā ar ekspertu dizaina analīzi ļauj uzlabot ilgmūžību un uzticamību lielas enerģijas sūkņiem. Šie rentabli risinājumi ir ideāla iespēja pagarināt kalpošanas laiku un samazināt ekspluatācijas izmaksas.