Loading...
APM'21 Conference
29 ноя. 2021 - 31 дек. 2021

Как упреждать серьезные аварии - 3 показательных кейса с форума в Антверпене

На конференции Asset Performance 4.0, Oste Franky Инженер по надежности НПЗ из TotalEnergies, Бельгия и Anne-Marie Wilderjans инженер по надежности статического и вращающегося оборудования, из Total Raffinaderij, Антверпен, Бельгия, рассмотрели три практических примера того, как цифровизация и удаленный мониторинг помогают повысить надежность оборудования и избежать огромных вторичных повреждений.
КЕЙС № 1. Воздуходувка для FCC (жидкий каталитический крекинг)
Прогнозирование повреждений и планирование технического обслуживания путем анализа онлайн-данных о вибрации и применении дрона.
Процесс FCC – это непрерывная циркуляция катализатора с псевдоожиженным слоем воздуха.
Регенерация катализатора производится путем подачи воздуха в систему коксоудаления для сжигания углерода в катализаторе. Объем забора воздуха воздуходувкой составляет 163 000 Нм³ / ч. Далее воздух подается на паровую турбину, состоящую из 4-ступенчатого компрессора, создающего на выходе давление 3,76 Бар / 160 000 Нм³.
При проведении непрерывного вибрационного мониторинга компрессора, вибрация в подшипниках вала компрессора при 3797об/мин не превышала 20мкм.
При мониторинге вибрационных данных 1 сентября 2021 г., наблюдалась следующая тенденция вибрации в подшипниках компрессора:
Наблюдаемый зазор в подшипниках 250 мкм.
Возникло два вопроса:
Можем ли мы перезапустить компрессор и начать процесс заново?
1
Разрешено ли перезапускать компрессор временно для удаления катализации?
2
И самый важный вопрос:
Что не так с машиной? Поврежден подшипник? Поврежден ротор?
После обработки данных о вибрации были проведены дополнительные исследования:
Анализ масла (мембрана)
Проверка масляного фильтра (+ мембрана)
Фильтр проработал почти 1 год в межсервисном интервале обслуживания при давлении P = 0,6 бар. При детальном анализе масляного фильтра, были обнаружены сторонние частицы с размерами; лак -0,45мм; сварочные частицы – 0,143мм; песок – 0,25мм; оксиды железа – 0,48мм; белый металл – 0,53мм.
Планируемые решение проблемы:
Шаг первый
Перезапуск машины, чтобы удалить катализатор для легкого перезапуска процесса, и проведение дальнейшего онлайн-мониторинга вибраций.
Предполагаем, что подшипники не повреждены.
Две возможные причины:
через машину прошли какие-то сторонние предметы.
повреждено рабочее колесо (утеряна часть), но рабочие колеса очень прочные.
Шаг второй
Остановка машины для замены ротора запасным ротором.
Исследование входа компрессора, чтобы выяснить, что прошло через 
компрессор.

Выполняем первый шаг
Перезапуск воздуходувки для удаления катализатора.
Принято решение провести исследование воздушного канала компрессора при помощи дрона. Благодаря полученным фотоснимкам при помощи дрона, были выявлены повреждения различной степени на лопастях крыльчатки, вызванные металлическими частями, прошедшими через компрессор.
Заключение:
Благодаря системе непрерывного мониторинга вибрационных параметров компрессора при помощи датчиков вибрации, удалось вовремя обнаружить неисправность системы, что позволило предотвратить серьезные и необратимые разрушения компрессорной установки FCC.
1
При помощи дрона удалось обнаружить и локализировать неисправность и ее причины, что позволило существенно сократить время на поиск неисправности.
2
КЕЙС №2. Поршневой компрессор водорода/азота
Три коротких примера, иллюстрирующих анализ онлайн-вибрации и данных процесса для выполнения и планирования мероприятий по техническому обслуживанию.
Установка оснащена двигателем мощностью 6 МВт, приводящим в движение трехступенчатый двойной компрессор водорода / азота.
Водород применяется для удаления серы из нашей продукции, азот для инертизации.
Производительность компрессора:
по водороду: 190 бар и 75000 м³ / ч;
по азоту: 50 бар и 8.000 м³ / ч.
Компрессор имеет систему Hydrocom для регулирования производительности. Эта система позволяет избежать потери энергии по сравнению с другими способами управления нагрузкой. (Меньше CO2) и удерживает всасывающие клапаны открытыми, что снижает сжатие газа.
Компрессор оснащен системой постоянного онлайн-мониторинга (вибрации и температура узлов), позволяющей контролировать параметры удаленно ➔ даже из дома!
Пример 1: Аномальное поведение ступени 1 поршневого штока (ST1).
Событие происходит на макс. скорость за один ход поршня.
Система вибрационной диагностики выявила аномальное и резкое изменение значения вибрации поршневого штока первой ступени компрессора в точке его перемещения, соответствующей углу поворота 90 градусов. При выявлении данной аномалии, система сформировала сигнал аварийной остановки.
Причиной данной вибрационной аномалии явилось повреждение поршневого кольца.
КЕЙС №3. Резонанс башни реактора на ROG (завод отходящих газов НПЗ)
Мониторинг вибраций башни реактора с целью поиска решений для минимизации или устранения уровней вибрации.
ROG извлекает и подготавливает газ для возможности дальнейшего его использования при производстве этилена вместо того, чтобы сжигать его в печи.
Проблема:
При определенных условиях процесса, возникают высокие уровни вибрации.
Смесь сжиженного газа возбуждает критическую частоту башни.
Результаты расчетов, проведенные для максимальных уровней вибрации, показывают, что срок службы башни менее 2 лет.
Возможные пути решения:
Вариант 1: Добавить дополнительную жесткость юбке башни (критическая частота возрастет). Для этого необходимо остановить полностью производственный процесс.
Недостаток: Данное решение является длительным по реализации.
Вариант 2: Замена клапана намного выше в башне, чтобы уменьшить влияние газа / жидкости на смесь. Необходимо остановить производственный процесс, чтобы поставить клапан выше в башне.
Недостаток: решение в более долгосрочной перспективе (срок обращения 5 лет).
Недостаток: дорогое решение (нет уверенности на 100%, что проблема исчезнет).
Вариант 3: Установка активного демпфера для смещения критической частоты башни. Проведенные расчеты показали, что решение по сдвигу критической частоты будет достаточным!
Преимущества: решение не требует остановки производства и может быть реализовано на ходу.
Недостаток: очень дорогое решение для нанесения на башню.
Установка активного демпфера изменит критическую частоту.
Результаты расчетов критической частоты для разной массы демпфера.
Вариант 4: Установка датчиков вибрации и системы WIFI передачи данных, калибровка датчиков на частоте 1,4 Гц.
Преимущества: внедрение значения предупреждения опасностей, чтобы при необходимости адаптировать процесс.
Преимущества: мониторинг тенденции вибрации даст возможность оценки срока службы.
Преимущество комбинированного решения 1 + 4
Решение 4. Недорогое и реализуемое в короткие сроки.
Решение 1. Рабочая нагрузка / поток и материалы.
Есть возможность подготовки к проведению работ в ожидании подходящего окна;
Проведения расчетов, чтобы убедиться, что критический сдвиг частоты достаточен.
Комплекс вибрационного онлайн мониторинга
Результат вибрационного онлайн мониторинга при смещении от пика к пику (pk-pk) в двух направлениях
Заключение:
Применение системы удаленного мониторинга вибрационных параметров башни дает возможность оперативно корректировать производственный процесс для предотвращения необратимого разрушения башни ROG.
Экспертное обсуждения по вопросам безопасности в АРМ и сокращения аварий состоится 29 ноября, в 16-00 - приглашаем