مطالعه موردی: خرابی پمپ گردش سوزآور بدون مهر و موم
تصویر 1: مالش شدید پوسته و تبلور سوزاننده (تصاویر توسط عربستان سعودی آرامکو)
حلقه بازسازی سوزاننده که حذف کل گوگرد از مایعات گاز طبیعی (NGL) را در یک کارخانه گاز تضمین می کند، دارای دو پمپ بدون مهر و موم گردش سوز آور است. این پمپ ها وظیفه رساندن کاستیک احیا شده بدون چربی با گاز طبیعی (نفتا) را از جداکننده دی سولفیدها به ته نشین کننده شستشوی گاز طبیعی بر عهده دارند.
بررسی طراحی پمپ
این پمپ ها پمپ های محرکه مغناطیسی بدون مهر و موم 178 اسب بخار با جریان نامی 294 گالن در دقیقه (gpm) و هد دیفرانسیل کل 638 فوت (فوت) هستند. سیال فرآیند کاملاً در داخل پوسته محفظه پمپ قرار دارد و به حذف گرمای تولید شده از طریق مسیرهای روانکاری داخلی بستگی دارد.
بنابراین هر گونه محدودیت جزئی در مسیرهای جریان روانکاری، وضعیت قطعات داخلی پمپ را به خطر می اندازد و در نتیجه خرابی فاجعه باری به همراه خواهد داشت. علاوه بر این، سیال بین آهنربای داخلی، پوسته محفظه و از طریق سوراخ‌های شفت به سمت عقب محور پمپ جریان می‌یابد، جایی که از طریق سوراخ تعادل رانش در پروانه به مکش پمپ باز می‌گردد (تصویر 3). شفت پمپی که به آهنربای داخلی متصل است با عمل مدار شار مغناطیسی بین آهنربای داخلی و خارجی می چرخد. آهنربای خارجی از طریق شفت دیگری به موتور محرک متصل می شود تا چرخش را به آهنربای داخلی منتقل کند.
اطلاعات پس زمینه
در شرایط عملیاتی عادی، پمپ به دلیل سیگنال خطای اضافه بار حرارتی موتور خاموش شد. تمام شرایط فرآیند بررسی شد و در پارامترهای عادی یافت شد. بعداً پمپ دوباره راه اندازی شد و بلافاصله در سیگنال خطای موتور متوقف شد.
تصویر 2: مجموعه محفظه بوش عقب (حمل بوش) با پد رانش آسیب دیده و ضربه خوردگی/فرسایش
تصمیم این بود که پمپ را برای برچیدن و بازرسی داخلی حذف کنیم. یافته های عمده عبارتند از:
بین پوشش جلوی پروانه و محفظه پمپ مالش بیش از حد وجود داشت. همچنین، نازک شدن روی کفه های پروانه وجود داشت. همانطور که در تصاویر 1 و 4 نشان داده شده است، این نشان دهنده حرکت رانش بالا است.
پد رانش عقب، واشر رانش و بوش آستین در جای خود یافت نشد. بلبرینگ کاربید سیلیکون از کار افتاده بود و آثار آن در داخل محفظه پمپ پیدا شد (تصاویر 2، 5 و 6).
تحقیق و یافته ها
نتیجه گیری بر اساس یافته های بازرسی فوق، روندهای عملیاتی، تجزیه و تحلیل نمونه آزمایشگاهی سوزاننده و آنالیز متالورژیکی به دست آمد. تجزیه و تحلیل مواد نشان داد که دانه‌های بوش آستین تیتانیوم به رنگ آبی هستند، مطابق با کاتالیزور فرآیندی جدید معرفی شده در سال 2019. این نشانه‌ای از یک واکنش خوردگی در نظر گرفته شد.
گمان می رود که کاتالیزور پمپ آماده به کار را پر کرده باشد و هنگامی که کار نمی کند، پمپ قادر به پخش مایع نبوده است. پس از آن محصول به بوش آستین جلو حمله می‌کند، زیرا در پیچ و مهره پوشش نصب شده است، در حالی که بوش آستین عقب در ناحیه کمتر قابل دسترس پمپ قرار دارد.
گاهی اوقات، این فرآیند در معرض غلظت سوزاننده بالایی قرار می گیرد. تجزیه و تحلیل مواد نشان می‌دهد که در مواردی که پمپ در معرض غلظت‌های سوزاننده بالاتر از 40 تا 50 درصد قرار می‌گیرد، باید نرخ خوردگی شتاب‌دهی در حامل بوش آستین تیتانیوم وجود داشته باشد.
تصویر 3: علائم حمله شیمیایی (خوردگی) در مجموعه محفظه بوش تیتانیوم جلویی ارزیابی غیرمخرب (NDE)
همانطور که در تصویر 6 نشان داده شده است، گمان می رود که خوردگی و از دست دادن محیط بوش آستین تیتانیوم به اندازه ای باشد که به پیچ ها اجازه دهد تا چسبندگی بین حامل بوش و نگهدارنده را از دست بدهند. از این رو، تمام حامل های بوش آزاد شدند تا به صورت شعاعی و محوری حرکت کنند، که منجر به شکسته شدن پد رانش و کاربید سیلیکون واشر رانش شد. خرابی لنت تراست عقب و واشر رانش (برینگ فعال) باعث افزایش رانش منفی و حرکت محوری کل روتور به سمت محفظه پمپ شد. این منجر به سایش شدید در پوشش، پروانه و خرابی بوش شعاعی شد.
توصیه
تاثیر غلظت متناوب 50% سوزاننده و نوع کاتالیزور جدید باعث خوردگی قسمت تیتانیوم شده و منجر به شکست یاتاقان رانش شد.
کاربر تایید کرد که استفاده از تیتانیوم یک انتخاب معمولی نیست اما در طول طراحی پروژه توسط کاربر درخواست شده است. علاوه بر این، سایر اجزای پمپ از فولاد ضد زنگ دوبلکس ساخته شده اند و هیچ گونه حمله خوردگی را تجربه نکرده اند. با توجه به یافته ها، تجربه کاربر و نمودار خوردگی، توصیه می شود که مواد محفظه بوش را به مواد فولادی ضد زنگ دوبلکس ارتقا دهید.
تصویر 4: ضربه مالشی پروانه (نازک شدن)
https://www.pumpsandsystems.com/