Jennifer Cardillo diskuterer sikring af pumpens pålidelighed ved slibeservice

Vedligeholdelse og forbedring af pålideligheden af ​​pumper, der bruges til at transportere slibende medier, kan udgøre en betydelig udfordring, især i højenergiapplikationer. Optimering af ydeevne og minimering af nedetid har høj prioritet i olie- og gasindustrien – mål, der kan nås ved at planlægge vedligeholdelse og introducere moderne materialeteknologi til eksisterende aktiver.

Raffinaderier og olie- og gasinstallationer både på og offshore bruger højenergipumper i adskillige applikationer til at levere produkter med høje flowhastigheder og løftehøjde. Hver applikation har sine egne udfordringer, især dem, der involverer materialer, der forårsager erosion, korrosion eller slid. De pumper, der er ansvarlige for at levere disse materialer, er under konstant angreb, og deres design påvirker direkte deres holdbarhed og effektivitet.

At tackle udfordringer

Højenergipumper bruger per definition store elmotorer til at drive dem, og disse kan bidrage med en betydelig del af energiomkostningerne til driften. Forbedring af effektiviteten med kun et procentpoint kan give betydelige besparelser. Disse blegner dog til ubetydelige i forhold til den omsætning, der kan gå tabt, hvis produktionen må stoppe på grund af uplanlagt nedetid i pumpen.

Det er klart, at pumperedundans er indbygget i designet af disse produktionsfaciliteter, hvilket gør det muligt at vedligeholde aktiver uden at påvirke produktionen. Hyppigheden af ​​disse vedligeholdelsesvinduer skal dog holdes på et minimum for at optimere driftsomkostningerne.

Ugunstige driftsforhold kan føre til overdreven slitage og erosion, som skal afhjælpes ofte, nogle gange med få måneders mellemrum. Sådanne gentagne reparationer kan få operatører til at gennemgå pumpens design og sammenligne omkostningerne ved vedligeholdelse med et nyt aktiv, der kunne tilbyde forbedret pålidelighed og effektivitet.

Vurdering af omkostninger

Kapitaludgifter og nedetid i forbindelse med installationen af ​​nye pumpeaktiver, der kan have forskellige fundament- og rørkrav, kan stagnere indsatsen for at forbedre udstyrstilgængeligheden. Der er dog en mellemvej, der bør overvejes, hvor eksisterende designs vurderes og opgraderes for at forbedre holdbarheden og samtidig reducere vedligeholdelsesomkostningerne. Endnu bedre, denne mulighed vil være betydeligt billigere end at investere i et nyt aktiv, som måske ikke er så passende designet.

Eksempel på casestudie

Et raffinaderi oplevede accelereret slid på sin koksskærende jetpumpe, som påførte sig betydelige omkostninger med en gennemsnitlig tid mellem fejl (MTBF) på seks til ti måneder. Anvendelsen krævede en pumpe, der kunne levere en høj differenshøjde og håndtere forskellige væsker, der havde et betydeligt indhold af slibende partikler.

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).

Pumpen kørte med afkoksvand, som primært er sammensat af spildevand fra andre raffinaderier. Typisk kan vandet indeholde finkornet koks ved 2.500 ppm og resterende ætsende medier såsom svovlbrinte.

Hyppig drift af pumpen ved lave flowhastigheder havde resulteret i suge-/udløbsrecirkulationsskader. Efter omkring seks måneders drift fik et materialetab fra tryklejet rotoren til at skifte over på trykpuderne, hvilket resulterede i høje lejetemperaturer. Yderligere inspektioner fundet:

Løbehjulets indløbsvinge eroderet på grund af suboptimale strømningsforhold

Højhastighedsslid ved diffusorindløbet

Korrosionserosion ved slidringens sideflader

Alvorlig erosion af akslen ved pumpehjulets vandveje

Betydeligt materialetab ved løbeflader

Afstande var 300 % større end det originale design

Mulighederne for at forbedre denne situation omfatter udskiftning af pumpen med et nyt produkt, der bruger materialer af højere kvalitet, udskiftning af de beskadigede komponenter på samme måde eller implementering af nogle mekaniske designændringer og reparation af de beskadigede dele ved hjælp af et belægningsmateriale, der forbedrer holdbarheden . Af disse tre er den sidste den mest omkostningseffektive løsning på mellemlang til lang sigt.

Langsigtede løsninger

Grundårsagsanalyse er afgørende, hvis situationer som denne skal forbedres. Medmindre der var en defekt i de originale materialer, vil udskiftning af dele, der ligner hinanden, resultere i det samme resultat. Ved at forstå årsagen til problemet er det muligt at levere en langsigtet løsning.

I dette tilfælde blev løbehjulsafstandene øget af mediets slibende natur, hvilket medførte, at pumpehuset blev slidt væk. Derudover forårsagede skarpe hjørner og høje indfaldsvinkler af mediestrømningsbanerne, at de slibende partikler slidte basismaterialet væk.

Den første forbedring kom fra omdesignet af trykringene for at reducere indfaldsvinklerne og fjerne eventuelle skarpe hjørner. Derudover blev der tilføjet radier til sliddelene.

Større holdbarhed kan dog opnås gennem tilføjelse af specialbelægninger, som kan forbedre ydeevne og pålidelighed, forudsat at de påføres af servicecentre, der har ekspertviden og forståelse. Til applikationer, der er designet til at forbedre slid- og korrosionsbestandighed, anvendes højhastighedsoxygenbrændstofbelægninger (HVOF) almindeligvis.

Perfekt binding

Forskellige belægninger har lidt varierede bindingsegenskaber med forskellige substrater, så det er vigtigt at forstå de betingelser, der kræves for at opnå en perfekt binding. En belægningsbinding er et af de mest kritiske aspekter af dens succes i service. Som sådan bør det være i fokus under alle processer i forbindelse med belægning.

I ethvert renoveringsprojekt er fastlæggelse af processpecifikationerne afgørende for den langsigtede succes og holdbarhed af belægningen. Dette involverer detaljering af det godkendte udstyr og procesparametre samt de egenskaber, der kræves for belægningens accept, såsom dets trækstyrke, mikrostrukturegenskaber, hårdhed og overfladeruhedsværdier.

Ved at inspicere belægningens mikrostruktur og mekaniske egenskaber er det muligt at verificere, at den blev påført i henhold til de krævede specifikationer, og at den vil give alle de forventede fordele under drift.

Præcisionsbelægninger

For at vende tilbage til eksempelpumpen er HVOF en line-of-sight-proces, og for at optimere påføringsnøjagtigheden blev belægningerne påført ved hjælp af en robotarm udstyret med automatiseret termisk sprøjteudstyr. De udvendige og så vidt muligt de indvendige overflader af pumpehjulet blev behandlet med en erosionsbestandig pumpebelægning, mens akselboringen var påført en anti-galling coating.

For at renovere pumpeakslen til dens oprindelige dimensioner blev den genopbygget ved hjælp af HVOF-belægningsprocessen. Belægningen blev derefter overfladeslebet til de oprindelige dimensioner, før den blev samlet igen.

Den renoverede pumpe blev geninstalleret og overvåget omhyggeligt for at bestemme stigningen i MTBF. Faktisk fortsatte pumpen med at køre i to hele år, før den blev efterset for slid. Ved at genbruge de originale dele fra pumpen og forbedre deres slidegenskaber med opgraderede belægninger og komponenter, der passer bedre til kravene i applikationen, var afstanden på højtryksbøsningen kun 0.002 tommer (0,05 mm) overstørrelse efter to års drift.

Inden for samme tidsramme, hvis operatøren havde fortsat med at bruge reservedele, ville patronen være blevet skiftet to gange på dette tidspunkt. I stedet havde raffinaderiet foretaget en betydelig besparelse i vedligeholdelsesomkostninger, samt minimeret nedetid, ved at vælge at opgradere delene med en mere holdbar belægning og forbedre det mekaniske design af nogle af delene.

Der er mange pumpeapplikationer i olie- og gassektoren, der involverer væsker, der indeholder slibende medier. Medmindre pumperne er designet og konstrueret til at håndtere disse udfordrende forhold, kan dette udstyrs pålidelighed blive væsentligt påvirket. Ændringer i procesparametre og applikationer kan få ældre udstyr til at blive negativt påvirket, og uden specialistintervention eller fuldstændig udskiftning kan vedligeholdelsesomkostningerne stige dramatisk.

Højenergipumper repræsenterer en betydelig investering, og de forventes at levere effektiv og pålidelig service, selv i udfordrende miljøer. Ved at arbejde med en partner, der har ekspertisen og faciliteterne fra en originaludstyrsproducent (OEM), kan operatører drage fordel af en stor reserve af viden. Erfaren vurdering kombineret med ekspertdesignanalyse gør det muligt at anvende forbedringer i holdbarhed og pålidelighed på højenergipumper. Disse omkostningseffektive løsninger repræsenterer en ideel mulighed for at forlænge levetiden og minimere driftsomkostningerne.