تناقش جينيفر كارديلو ضمان موثوقية المضخة في خدمة المواد الكاشطة

يمكن أن يمثل الحفاظ على موثوقية المضخات المستخدمة لنقل الوسائط الكاشطة وتحسينها تحديًا كبيرًا، خاصة في التطبيقات عالية الطاقة. يعد تحسين الأداء وتقليل وقت التوقف عن العمل من الأولويات القصوى في صناعة النفط والغاز - وهي أهداف يمكن تحقيقها من خلال تخطيط الصيانة وإدخال تكنولوجيا المواد الحديثة إلى الأصول الحالية.

تستخدم مصافي التكرير ومنشآت النفط والغاز سواء على الشاطئ أو في الخارج مضخات عالية الطاقة في العديد من التطبيقات لتوصيل المنتجات بمعدلات تدفق ورأس عالية. كل تطبيق له تحدياته الخاصة، وخاصة تلك التي تنطوي على مواد تسبب التآكل أو التآكل أو التآكل. تتعرض المضخات المسؤولة عن إيصال هذه المواد إلى هجوم مستمر، ويؤثر تصميمها بشكل مباشر على متانتها وكفاءتها.

معالجة التحديات

تستخدم المضخات عالية الطاقة، بحكم تعريفها، محركات كهربائية كبيرة لقيادتها، ويمكن أن تساهم هذه المحركات بنسبة كبيرة في تكاليف الطاقة للتشغيل. ومن الممكن أن يؤدي تحسين الكفاءة بمقدار نقطة مئوية واحدة فقط إلى تحقيق وفورات كبيرة. ومع ذلك، فإن هذه الأمور تتضاءل إلى حد كبير مقارنة بالإيرادات التي يمكن فقدانها إذا توقف الإنتاج بسبب توقف المضخة غير المخطط له.

ومن الواضح أن تكرار المضخات مدمج في تصميم مرافق الإنتاج هذه، مما يسمح بالحفاظ على الأصول دون التأثير على الإنتاج. ومع ذلك، يجب الحفاظ على تكرار نوافذ الصيانة هذه عند الحد الأدنى لتحسين تكاليف التشغيل.

يمكن أن تؤدي ظروف التشغيل المعاكسة إلى التآكل والتآكل المفرط، الأمر الذي يجب معالجته بشكل متكرر، وأحيانًا كل بضعة أشهر. يمكن أن تؤدي مثل هذه الإصلاحات المتكررة إلى قيام المشغلين بمراجعة تصميم المضخة ومقارنة تكاليف الصيانة بأصل جديد يمكن أن يوفر موثوقية وكفاءة محسنة.

تقييم التكاليف

يمكن أن يؤدي الإنفاق الرأسمالي ووقت التوقف عن العمل المرتبط بتركيب أصول المضخات الجديدة التي قد تكون لها متطلبات مختلفة للأساسات والأنابيب إلى ركود الجهود المبذولة لتحسين توافر المعدات. ومع ذلك، هناك حل وسط ينبغي أخذه في الاعتبار عند تقييم التصميمات الحالية وتحديثها لتحسين المتانة مع تقليل تكاليف الصيانة أيضًا. والأفضل من ذلك هو أن هذا الخيار سيكون أقل تكلفة بكثير من الاستثمار في أصل جديد، والذي قد لا يكون مصممًا بشكل مناسب.

مثال لدراسة الحالة

كانت إحدى المصفاة تعاني من تآكل متسارع في المضخة النفاثة لقطع فحم الكوك، والتي كانت تتكبد تكاليف كبيرة مع متوسط ​​​​الوقت بين الفشل (MTBF) من ستة إلى عشرة أشهر. يتطلب التطبيق مضخة يمكنها توفير رأس تفاضلي عالي والتعامل مع السوائل المتنوعة التي تحتوي على نسبة كبيرة من الدقائق الكاشطة.

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 رطل لكل بوصة مربعة (275 بار).

وكانت المضخة تعمل بمياه التطهير، والتي تتكون بشكل أساسي من مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات التكرير الأخرى. عادةً، يمكن أن يحتوي الماء على حبيبات فحم الكوك عند 2500 جزء في المليون ووسائط أكالة متبقية مثل كبريتيد الهيدروجين.

أدى التشغيل المتكرر للمضخة بمعدلات تدفق منخفضة إلى تلف إعادة تدوير الشفط/التفريغ. بعد حوالي ستة أشهر من التشغيل، أدى فقدان المواد من محمل الدفع إلى تحول الدوار إلى منصات الدفع، مما أدى إلى ارتفاع درجات حرارة المحمل. تم العثور على مزيد من عمليات التفتيش:

تآكلت ريشة مدخل المكره بسبب ظروف التدفق دون المستوى الأمثل

تآكل عالي السرعة عند مدخل الناشر

تآكل التآكل في الجوانب الجانبية لحلقات التآكل

التآكل الشديد للعمود في المجاري المائية المكره

خسارة كبيرة في المواد على الأسطح الجارية

كانت الخلوصات أكبر بنسبة 300٪ من التصميم الأصلي

تشمل خيارات تحسين هذا الوضع استبدال المضخة بمنتج جديد يستخدم مواد عالية الجودة، أو استبدال المكونات التالفة مثلها بالمثل، أو تنفيذ بعض تغييرات التصميم الميكانيكي وإصلاح الأجزاء التالفة باستخدام مادة طلاء من شأنها تحسين المتانة . ومن بين هذه الحلول الثلاثة، يعتبر الحل الأخير هو الحل الأكثر فعالية من حيث التكلفة على المدى المتوسط ​​إلى الطويل.

حلول طويلة الأمد

يعد تحليل السبب الجذري ضروريًا إذا كان سيتم تحسين مثل هذه المواقف. ما لم يكن هناك عيب في المواد الأصلية، فإن استبدال الأجزاء مثلها سيؤدي إلى نفس النتيجة. ومن خلال فهم سبب المشكلة، من الممكن تقديم حل طويل الأمد.

في هذه الحالة، تم زيادة خلوص المكره بسبب الطبيعة الكاشطة للوسائط، مما تسبب في تآكل جسم المضخة. بالإضافة إلى ذلك، تسببت الزوايا الحادة وزوايا السقوط العالية لمسارات تدفق الوسائط في تآكل المادة الأساسية بواسطة الجزيئات الكاشطة.

جاء التحسين الأول من إعادة تصميم حلقات الدفع لتقليل زوايا السقوط وإزالة أي زوايا حادة. وبالإضافة إلى ذلك، تمت إضافة أنصاف أقطار إلى الأجزاء القابلة للارتداء.

ومع ذلك، يمكن تحقيق قدر أكبر من المتانة من خلال إضافة الطلاءات المتخصصة، والتي يمكن أن تحسن الأداء والموثوقية، بشرط أن يتم تطبيقها من قبل مراكز الخدمة التي تتمتع بالمعرفة والفهم الخبراء. بالنسبة للتطبيقات المصممة لتحسين مقاومة التآكل والتآكل، يتم استخدام طلاءات وقود الأكسجين عالي السرعة (HVOF) بشكل شائع.

الترابط المثالي

تتميز الطلاءات المختلفة بخصائص ترابط مختلفة قليلاً مع ركائز مختلفة، لذلك من الضروري فهم الشروط المطلوبة لتحقيق رابطة مثالية. تعتبر سندات الطلاء أحد أهم جوانب نجاحها في الخدمة. على هذا النحو، ينبغي التركيز عليه أثناء جميع العمليات المرتبطة بالطلاء.

في كل مشروع تجديد، يعد تحديد مواصفات العملية أمرًا ضروريًا لنجاح الطلاء ومتانته على المدى الطويل. يتضمن ذلك تفصيل المعدات المعتمدة ومعلمات العملية بالإضافة إلى الخصائص المطلوبة لقبول الطلاء، مثل قوة الشد وخصائص البنية الدقيقة والصلابة وقيم خشونة السطح.

من خلال فحص البنية الدقيقة والخصائص الميكانيكية للطلاء، من الممكن التحقق من أنه تم تطبيقه وفقًا للمواصفات المطلوبة وأنه سيوفر جميع الفوائد المتوقعة في التشغيل.

طلاءات دقيقة

وبالعودة إلى مثال المضخة، فإن التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVOF) هي عملية خط البصر، ولتحسين دقة التطبيق، تم تطبيق الطلاءات باستخدام ذراع آلية مجهزة بمعدات رش حراري آلية. تمت معالجة الأسطح الخارجية والداخلية للمكره بطبقة مقاومة للتآكل للمضخة، في حين تم وضع طبقة مضادة للتآكل على تجويف العمود.

لتجديد عمود المضخة إلى أبعاده الأصلية، تم إعادة بنائه باستخدام عملية طلاء HVOF. تم بعد ذلك طحن الطلاء إلى الأبعاد الأصلية قبل إعادة تجميعه.

تمت إعادة تركيب المضخة المجددة ومراقبتها بعناية لتحديد الزيادة في MTBF. في الواقع، استمرت المضخة في العمل لمدة عامين كاملين قبل إعادة فحصها للتأكد من عدم تآكلها. من خلال إعادة استخدام الأجزاء الأصلية من المضخة وتعزيز خصائص التآكل الخاصة بها باستخدام طبقات طلاء ومكونات مطورة أكثر ملاءمة لمتطلبات التطبيق، كانت الخلوصات في جلبة الضغط العالي تبلغ 0.002 بوصة فقط (0.05 ملم) كبيرة الحجم بعد عامين من الخدمة.

خلال نفس الإطار الزمني، إذا استمر المشغل في استخدام قطع الغيار، فسيتم تغيير الخرطوشة مرتين في هذه المرحلة. وبدلاً من ذلك، حققت المصفاة وفورات كبيرة في تكاليف الصيانة، فضلاً عن تقليل وقت التوقف عن العمل، من خلال اختيار ترقية الأجزاء بطبقة أكثر متانة وتحسين التصميم الميكانيكي لبعض الأجزاء.

هناك العديد من تطبيقات الضخ في قطاع النفط والغاز التي تتضمن سوائل تحتوي على وسائط كاشطة. وما لم يتم تصميم المضخات وبناؤها للتعامل مع هذه الظروف الصعبة، فإن موثوقية هذه المعدات يمكن أن تتأثر بشكل كبير. يمكن أن تتسبب التغييرات في معلمات العملية والتطبيقات في تأثر المعدات القديمة سلبًا، وبدون تدخل متخصص أو استبدال كامل، يمكن أن تزيد تكاليف الصيانة بشكل كبير.

تمثل المضخات عالية الطاقة استثمارًا كبيرًا، ومن المتوقع أن تقدم خدمة فعالة وموثوقة، حتى في البيئات الصعبة. من خلال العمل مع شريك يتمتع بالخبرة والمرافق التي تتمتع بها الشركة المصنعة للمعدات الأصلية (OEM)، يمكن للمشغلين الاستفادة من احتياطي هائل من المعرفة. يتيح التقييم ذو الخبرة إلى جانب تحليل التصميم الخبير تحسينات في المتانة والموثوقية ليتم تطبيقها على المضخات عالية الطاقة. تمثل هذه الحلول الفعالة من حيث التكلفة فرصة مثالية لإطالة عمر الخدمة وتقليل تكاليف التشغيل.