Повышение надежности вертикальных технологических насосов

Модернизация с установкой более качественных компонентов может продлить срок службы насоса.

Чтобы оградить себя от проблем с ненадежными вертикальными технологическими насосами, пользователям, для которых важна надежность, рекомендуется использовать насосы с самой низкой стоимостью жизненного цикла.

 

Привлекательная стоимость жизненного цикла может склонить таких пользователей к приобретению представленных на рынке надежных вертикальных насосов. Эти насосы обеспечивают широкий диапазон напора (давления) и расхода (рисунок 1). Однако для оптимизации стоимости жизненного цикла легче всего провести не только модернизацию гидравлической части технологического насоса. Усовершенствование механической части также показывает впечатляющие результаты с точки зрения соотношения затрат и выгоды.

 

Рисунок 1. Зеленой пунктирной линией обозначено соотношение напор/расход для вертикальных насосов.2 (Изображения 1, 2 и 4 предоставлены автором статьи)

 

По литературным источникам можно проследить, как за последние 50 лет развивалась и приносила плоды тонкая настройка гидравлики насосов. Однако этого нельзя сказать о механической части или стороне привода вертикальных насосов.

 

Регулярная модернизация проводится, как правило, пользователями самых передовых насосов. Многие пользователи таких насосов обнаружили, что результаты модернизации соответствуют целям по продлению срока службы насоса или даже превосходят их и что дополнительные затраты на модернизацию, как правило, окупаются достаточно быстро. Вероятно, что именно стремление к модернизации и сделало такие насосы лучшими в своем классе.

 

Специалисты по надежности ведущих предприятий используют эмпирические правила, основанные на опыте. Согласно этим правилам, модернизация, скорее всего, увеличит продолжительность безотказной работы насоса на 20% или более.1 В качестве одного из многих примеров можно привести насосы с кольцевым уплотнением, которое может защемиться в ходе эксплуатации (рисунок 2). Считается, что их модернизация может устранить этот изъян (рисунок 3). Предполагается, что после первой модернизации срок службы увеличивается в 1,2 раза, а после следующей - еще в 1,2 раза. Четыре простых модернизации могут продлить срок службы насоса в 1,44 раза и более. В результате существенно сокращаются расходы на техническое обслуживание. Дополнительные издержки, связанные с модернизацией, достаточно скромны и окупаются согласно рациональным ожиданиям меньше чем за полгода.

 

Рисунок 2 (сверху). Опасное расположение кольцевого уплотнения. Рисунок 3 (снизу). Защитное кольцевое уплотнение подшипника, размещенное безопасным образом (Изображение предоставлено компанией AESSEAL Inc.)

 

Модернизация механических компонентов

В целом, операторы, обеспокоенные надежностью вертикальных насосов, ищут возможности совместить следующий запланированный ремонт с целесообразной модернизацией. Повторный ремонт до состояния "как прежде" может привести к постоянной ненадежности вертикальных насосов, подверженных отказам. В насосах с водоподъемной колонной (рисунок 4) обоснование модернизации зависит от наблюдаемой скорости износа. Во многих подобных случаях модернизация подшипников сводится к использованию угленаполненного полифторалкида.2

 

Рисунок 4: Типичный вертикальный водоподъемный насос с подшипником и жесткой муфтой3

 

Доступны и более качественные подшипники. Подшипники обычно размещаются между двумя фланцами колонны.  Двухсекционная разъемная коническая втулка закрепляет два конца вала на месте; цельная коническая втулка надевается на двухсекционный разъемный компонент.  Кроме того, важно модернизировать упорные подшипники и их смазку. В частности, упорные подшипники качения, смазанные масляным туманом, служат дольше. После прохождения через спаренные шариковые подшипники или конические роликоподшипники коалесцированные капли масляного тумана, которые ошибочно называют "избыточным масляным туманом", выходят из сливного отверстия. В современных общезаводских замкнутых системах смазки масляным туманом коалесцированные капли масла улавливаются и используются повторно.1

 

Хотя вертикальные насосы идеально подходят для многоступенчатых операций (высокий перепад давления), конструкция многих из них одноступенчатая.  Она предполагает выдвижной корпус с односторонним всасыванием и гидравлическую часть, расположенную ниже уровня жидкости.  Рабочее колесо соединено с двигателем раздвижным валом.  Вал помещен в жесткий трубчатый соединительный патрубок.

 

Как правило, вертикальные насосы, используемые при химической переработке углеводородов, проектируют в соответствии с требованиями стандарта Американского института нефти (API 610).  Пользователи считают, что строгое соблюдение условий данного стандарта позволит значительно снизить возможные риски.  Оборудование, соответствующее требованиям стандартов API, включает в себя компоненты, зарекомендовавшие себя на основе опыта пользователей, которых волнуют вопросы надежности.  Хотя стоимость оборудования всегда вызывает беспокойство, компании должны стремиться к достижению баланса между первоначальными затратами и долгосрочной надежностью.  Во многих случаях исследования стоимости жизненного цикла показывают, что насосы, отвечающие требованиям стандартов API, имеют преимущества перед более дешевыми насосами, не соответствующими этим требованиям.

 

Смазки и их нанесение

При криогенных температурах и использовании двойных уплотнений синтетическая смазка с низкой температурой застывания может стать хорошей барьерной жидкостью. Многие производители подшипников считают рекомендуемым методом нанесения смазки масляный туман или распыление масла в сепаратор подшипника. Этот метод снижает риск перегрева. Подшипники скольжения имеют первостепенное значение для конфигурации насоса, при которой несколько подшипников качения собраны в комплект из двух и более подшипников.

 

Поскольку торцевые уплотнения могут быть самым слабым звеном во многих насосах, усовершенствование уплотнений вертикальных насосов может способствовать снижению затрат на техническое обслуживание и повышению безопасности. Одним из самых распространенных и оправданных по стоимости усовершенствований является двойное патронное уплотнение.

 

Передовые компании постоянно занимаются оценкой при техническом обслуживании, что служит основанием для последующей модернизации. Многим из них в достижении целей помогает сотрудничество с прогрессивными независимыми специалистами по модернизации насосов.3

 

Общаясь с пользователями насосов, эти специалисты определяют окупаемость капиталовложений на ремонт и модернизацию насосов. Их вклад часто основан на многолетнем опыте и глубоких знаниях о рабочей среде и философии освоения средств владельцев насосов. Первоклассные специалисты по модернизации насосов охотно делятся своими знаниями, которые они накопили, работая с клиентами по всему миру.4 Сотрудничество с компетентными специалистами гарантирует владельцу насоса гармоничное сочетание технических характеристик и экономических показателей.

 

К тому же, при этом можно получить дополнительные преимущества: владельцы-покупатели могут использовать усовершенствованные характеристики в своем будущем плане закупок новых насосов. Без продуманной спецификации для закупки насосов и другого гидрооборудования покупатель основным критерием выбора для покупателя становится цена.

 

Это привело к тому, что самые дешевые, часто ненадежные, вертикальные центробежные насосы стали использовать на нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводах. Вертикальные технологические насосы, находящиеся в эксплуатации менее 36 месяцев, могут иметь генетические недостатки, которые делают их главными кандидатами на модернизацию или даже замену на насосы с надежной конструкцией.

 

Список использованных источников

 

  1. Блох, Хайнц П.; Элерт, Дон; Гайтнер, Фред; “Оптимизированная смазка оборудования, технология масляного тумана и хранение” (2020), Reliabilityweb.com, Форт-Майерс, штат Флорида, ISBN 978-1-941872-98-7
  2. Блох, Хайнц П., “Гидрооборудование: продление срока службы насосов, газовых компрессоров и приводов” (2020), изд. DeGruyter, Берлин, Германия, ISBN 978-3-11-067413-2
  3. Блох, Хайнц П., “Нефтехимическое оборудование” (2017), изд. Elsevier, Оксфорд (Великобритания) и Кембридж, Массачусетс, ISBN 978-0-12-809272-9
  4. Блох, Хайнц П., “Особенности насосов: решение проблем для операторов и специалистов” (2012), изд. John Wiley & Sons, Хобокен, ISBN 978-1-118-04123-9

 

Хайнц П. Блох начал свою карьеру в 1962 году в качестве регионального специалиста по машинному оборудованию в компании Exxon Chemical в США. Является автором и соавтором более 770 публикаций, в числе которых 22 книги по управлению техникой, анализу и предотвращению отказов, компрессорам, паровым турбинам, насосам и смазке. Получил степень бакалавра и магистра технических наук (с отличием) в области машиностроения в Технологическом институте Нью-Джерси. Член ASME Life Fellow, получил пожизненную регистрацию в качестве профессионального инженера в Нью-Джерси. Один из 10 кандидатов в Зал славы NCE. Сейчас проживает в Монтгомери, штат Техас.