Případová studie: Selhání bezucpávkového kaustického oběhového čerpadla
OBRÁZEK 1: Silné tření pláště a krystalizace žíravin (obrázky s laskavým svolením Saudi Aramco)
Smyčka regenerace louhu, která zajišťuje odstranění celkové síry z kapalného zemního plynu (NGL) v plynárně, má dvě bezucpávková cirkulační čerpadla na chudou louhu. Tato čerpadla jsou zodpovědná za dopravu chudého regenerovaného louhu se zemním plynem (naftou) z odlučovače disulfidů do usazovací nádrže na praní zemního plynu.
Recenze konstrukce čerpadla
Tato čerpadla jsou bezucpávková čerpadla s magnetickým pohonem o výkonu 178 koní s jmenovitým průtokem 294 galonů za minutu (gpm) a celkovou diferenciální výškou 638 stop (ft). Procesní kapalina je zcela obsažena v ochranném plášti čerpadla a je závislá na odvádění generovaného tepla prostřednictvím vnitřních mazacích cest.
Jakékoli mírné omezení cest toku mazání tedy ohrozí stav vnitřních částí čerpadla, což povede ke katastrofálnímu selhání. Kromě toho kapalina protéká mezi vnitřním magnetem, kontejnmentovým pláštěm a otvory hřídele do zadní části hřídele čerpadla, kde se vrací do sání čerpadla otvorem pro vyrovnávání tahu v oběžném kole (obrázek 3). Hřídel čerpadla, která je připojena k vnitřnímu magnetu, se otáčí působením obvodu magnetického toku mezi vnitřním a vnějším magnetem. Vnější magnet je spojen s hnacím motorem přes další hřídel pro přenos rotace na vnitřní magnet.
Základní informace
Za normálních provozních podmínek došlo k vypnutí čerpadla v důsledku chybového signálu tepelného přetížení motoru. Všechny procesní podmínky byly zkontrolovány a nalezeny v normálních parametrech. Později bylo čerpadlo znovu spuštěno a okamžitě se spustilo na signál závady zastaveného motoru.
OBRÁZEK 2: Sestava zadního pouzdra pouzdra (nosič pouzdra) s poškozenou přítlačnou podložkou a korozí/erozí
Rozhodnutím bylo vyjmout čerpadlo za účelem demontáže a vnitřní kontroly. Mezi hlavní zjištění patří:
Mezi předním krytem oběžného kola a skříní čerpadla došlo k nadměrnému tření. Také došlo ke ztenčení krytů oběžného kola. Toto je indikace pohybu vysokého tahu, jak je znázorněno na obrázcích 1 a 4.
Zadní opěrná podložka, opěrná podložka a objímkové pouzdro nebyly nalezeny na svém místě. Ložiska karbidu křemíku selhala a jeho stopy byly nalezeny uvnitř skříně čerpadla (obrázky 2, 5 a 6).
Vyšetřování a nálezy
Na základě výše uvedených kontrolních zjištění, provozních trendů, laboratorních rozborů žíravých vzorků a metalurgických rozborů byl učiněn závěr. Analýza materiálu ukázala, že zrna titanového pouzdra pouzdra byla zbarvena modře, což je v souladu s nově zavedeným procesním katalyzátorem v roce 2019. To bylo považováno za známku korozní reakce.
Existuje podezření, že katalyzátor naplnil záložní čerpadlo a když není v provozu, čerpadlo by nebylo schopno rozptýlit kapalinu. Produkt by pak napadl přední pouzdro pouzdra, protože je namontováno ve spirále skříně, zatímco pouzdro zadního pouzdra je v hůře přístupné oblasti čerpadla.
Příležitostně je proces vystaven vysoké koncentraci louhu. Analýza materiálu ukazuje, že v případech, kdy je čerpadlo vystaveno vyšším 40% až 50% koncentracím louhu, by mělo docházet ke zrychlené rychlosti koroze nosiče pouzdra titanového pouzdra.
OBRÁZEK 3: Známky chemického napadení (koroze) v přední sestavě pouzdra titanového pouzdra pro nedestruktivní hodnocení (NDE)
Jak je znázorněno na obrázku 6, existuje podezření, že koroze a ztráta obvodu pouzdra titanové objímky byly dostatečné k tomu, aby šrouby ztratily sevření mezi držákem pouzdra a držákem. Všechny nosiče pouzdra se tak mohly volně pohybovat radiálně a axiálně, což vedlo k rozbití přítlačné podložky a přítlačné podložky karbidu křemíku. Selhání zadní přítlačné podložky a přítlačné podložky (aktivního ložiska) zvýšilo negativní přítlak a axiální pohyb celého rotoru směrem ke skříni čerpadla. To vedlo k silnému opotřebení skříně, oběžného kola a selhání radiálního pouzdra.
Doporučení
Následkem přerušované 50% koncentrace louhu a nového typu katalyzátoru došlo ke korozi titanové části, což mělo za následek selhání axiálního ložiska.
Uživatel potvrdil, že použití titanu není běžnou volbou, ale bylo uživatelem požadováno při návrhu projektu. Kromě toho jsou ostatní součásti čerpadla vyrobeny z duplexní nerezové oceli a nebyly vystaveny žádnému koroznímu napadení. Podle zjištění, zkušeností uživatele a tabulky koroze bylo doporučeno upgradovat materiál pouzdra pouzdra na duplexní nerezový materiál.
OBRÁZEK 4: Tření oběžného kola (ztenčení)
https://www.pumpsandsystems.com/