Jennifer Cardillo가 연마 서비스에서 펌프 신뢰성 보장에 대해 논의합니다.

연마성 매체를 운반하는 데 사용되는 펌프의 신뢰성을 유지하고 개선하는 것은 특히 고에너지 응용 분야에서 상당한 과제가 될 수 있습니다. 성능을 최적화하고 가동 중지 시간을 최소화하는 것은 석유 및 가스 산업의 최우선 과제입니다. 이는 유지 관리를 계획하고 기존 자산에 최신 재료 기술을 도입함으로써 달성할 수 있는 목표입니다.

육상 및 해양 정유소와 석유 및 가스 시설에서는 다양한 응용 분야에서 고에너지 펌프를 사용하여 높은 유량과 수두로 제품을 공급합니다. 각 응용 분야에는 고유한 문제가 있으며, 특히 침식, 부식 또는 마모를 유발하는 재료와 관련된 응용 분야에서는 더욱 그렇습니다. 이러한 물질을 전달하는 펌프는 지속적인 공격을 받고 있으며, 펌프의 설계는 내구성과 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다.

과제 해결

고에너지 펌프는 정의에 따라 대형 전기 모터를 사용하여 구동하며, 이는 작동을 위한 에너지 비용의 상당 부분을 차지할 수 있습니다. 단 1% 포인트만 효율성을 높이더라도 상당한 절감 효과를 얻을 수 있습니다. 그러나 계획되지 않은 펌프 가동 중단 시간으로 인해 생산이 중단될 경우 손실될 수 있는 수익에 비하면 이는 미미한 수준입니다.

분명히 이러한 생산 시설 설계에는 펌프 이중화가 내장되어 있어 생산량에 영향을 주지 않고 자산을 유지할 수 있습니다. 그러나 운영 비용을 최적화하려면 이러한 유지 관리 기간의 빈도를 최소한으로 유지해야 합니다.

열악한 작동 조건은 과도한 마모와 침식을 초래할 수 있으며, 이는 자주, 때로는 몇 달에 한 번씩 해결해야 합니다. 이러한 반복적인 수리로 인해 운영자는 펌프 설계를 검토하고 향상된 신뢰성과 효율성을 제공할 수 있는 새로운 자산과 유지 관리 비용을 비교할 수 있습니다.

비용 평가

기초 및 배관 요구 사항이 다를 수 있는 새 펌프 자산의 설치와 관련된 자본 지출 및 가동 중지 시간으로 인해 장비 가용성을 향상하려는 노력이 정체될 수 있습니다. 그러나 내구성을 향상시키는 동시에 유지 관리 비용을 줄이기 위해 기존 설계를 평가하고 업그레이드하는 중간 지점을 고려해야 합니다. 더 좋은 점은 이 옵션이 적절하게 설계되지 않은 새로운 자산에 투자하는 것보다 비용이 상당히 저렴하다는 것입니다.

사례 연구 예

한 정유소에서는 코크스 절단 제트 펌프의 마모가 가속화되어 평균 고장 간격(MTBF)이 6~10개월로 상당한 비용이 발생하고 있었습니다. 이 응용 분야에는 높은 차동 수두를 제공하고 연마 입자가 많이 함유된 다양한 유체를 처리할 수 있는 펌프가 필요했습니다.

Pump specifications were the following: design: 8-stage barrel diffuser (BB5); speed: 4,200rpm; flow: approx. 1,200gpm (273m3/hr); and discharge pressure: >4,000psig(275barg).

펌프는 주로 다른 정유소 운영에서 발생하는 폐수로 구성된 코킹수 제거로 작동되었습니다. 일반적으로 물에는 2,500ppm의 코크스 미세분과 황화수소와 같은 잔류 부식성 매체가 포함될 수 있습니다.

낮은 유량으로 펌프를 자주 작동하면 흡입/토출 재순환이 손상되었습니다. 약 6개월의 작동 후 스러스트 베어링의 재료 손실로 인해 로터가 스러스트 패드 위로 이동하여 베어링 온도가 높아졌습니다. 추가 검사 결과:

최적이 아닌 흐름 조건으로 인해 임펠러 입구 베인이 침식됨

디퓨저 입구의 고속 마모

웨어링 측면의 부식 침식

임펠러 수로에서 샤프트의 심각한 침식

주행 표면에서 상당한 재료 손실

클리어런스는 원래 디자인보다 300% 더 컸습니다.

이러한 상황을 개선하기 위한 옵션에는 펌프를 고급 소재를 사용하는 새 제품으로 교체하거나, 손상된 부품을 동일하게 교체하거나, 일부 기계적 설계 변경을 구현하고 내구성을 향상시키는 코팅 재료를 사용하여 손상된 부품을 수리하는 것이 포함됩니다. . 이 세 가지 중 마지막 방법이 중장기적으로 가장 비용 효율적인 솔루션입니다.

장기적인 솔루션

이와 같은 상황을 개선하려면 근본 원인 분석이 필수적입니다. 원래 재료에 결함이 없는 한, 같은 부품을 교체해도 결과는 동일합니다. 문제의 원인을 이해함으로써 장기적인 해결책을 제시하는 것이 가능합니다.

이 경우, 매체의 마모성으로 인해 임펠러 간극이 증가하여 펌프 본체가 마모되었습니다. 또한 매질 흐름 경로의 날카로운 모서리와 높은 입사각으로 인해 연마 입자가 기본 재료를 마모시켰습니다.

첫 번째 개선 사항은 입사각을 줄이고 날카로운 모서리를 제거하기 위해 스러스트 링을 재설계한 것이었습니다. 또한, 착용 부품에 반경이 추가되었습니다.

그러나 전문적인 지식과 이해를 갖춘 서비스 센터에서 시공할 경우, 특수 코팅을 추가하여 내구성을 높일 수 있으며, 이는 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 마모 및 내부식성을 향상시키도록 설계된 응용 분야의 경우 고속 산소 연료(HVOF) 코팅이 일반적으로 사용됩니다.

완벽한 결합

서로 다른 코팅은 서로 다른 기질과 결합 특성이 약간씩 다르기 때문에 완벽한 결합을 달성하는 데 필요한 조건을 이해하는 것이 중요합니다. 코팅 결합은 서비스 성공의 가장 중요한 측면 중 하나입니다. 따라서 코팅과 관련된 모든 공정에서 이에 초점을 맞춰야 합니다.

모든 보수 프로젝트에서 공정 사양을 확립하는 것은 코팅의 장기적인 성공과 내구성에 필수적입니다. 여기에는 인장 강도, 미세 구조 특성, 경도 및 표면 거칠기 값과 같이 코팅 승인에 필요한 특성뿐만 아니라 승인된 장비 및 공정 매개변수를 자세히 설명하는 작업이 포함됩니다.

코팅의 미세 구조와 기계적 특성을 검사함으로써 필요한 사양에 적용되었는지, 작동 시 예상되는 모든 이점을 제공하는지 확인할 수 있습니다.

정밀 코팅

예시 펌프로 돌아가서, HVOF는 가시선 공정이며 도포 정확도를 최적화하기 위해 자동화된 열 분사 장비가 장착된 로봇 팔을 사용하여 코팅을 도포했습니다. 임펠러의 외부 표면과 내부 표면은 부식 방지 펌프 코팅으로 처리되었으며, 샤프트 보어에는 마모 방지 코팅이 적용되었습니다.

펌프 샤프트를 원래 크기로 개조하기 위해 HVOF 코팅 공정을 사용하여 재구축했습니다. 그런 다음 코팅을 원래 크기로 표면 연마한 후 재조립했습니다.

MTBF의 증가를 확인하기 위해 개조된 펌프를 다시 설치하고 주의 깊게 모니터링했습니다. 실제로 펌프는 마모 여부를 재검사하기 전까지 2년 동안 계속 작동했습니다. 펌프의 원래 부품을 재사용하고 응용 분야의 요구 사항에 더 적합한 업그레이드된 코팅과 구성 요소로 마모 특성을 향상시킴으로써 고압 부싱의 간격은 0.002인치에 불과했습니다. 2년 사용 후 크기 초과(0.05mm).

동일한 기간 내에 작업자가 교체 부품을 계속 사용했다면 이 시점에서 카트리지가 두 번 교체되었을 것입니다. 대신, 정유소에서는 내구성이 더 뛰어난 코팅으로 부품을 업그레이드하고 일부 부품의 기계적 설계를 개선함으로써 유지보수 비용을 크게 절감하고 가동 중지 시간을 최소화했습니다.

연마성 매체가 포함된 유체와 관련된 석유 및 가스 부문에는 많은 펌핑 응용 분야가 있습니다. 펌프가 이러한 까다로운 조건을 처리하도록 설계 및 제작되지 않으면 이 장비의 신뢰성에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 프로세스 매개변수 및 애플리케이션의 변경으로 인해 레거시 장비가 부정적인 영향을 받을 수 있으며, 전문가의 개입이나 전체 교체가 없으면 유지 관리 비용이 크게 증가할 수 있습니다.

고에너지 펌프는 상당한 투자를 의미하며 까다로운 환경에서도 효율적이고 안정적인 서비스를 제공할 것으로 기대됩니다. OEM(Original Equipment Manufacturer)의 전문 지식과 시설을 갖춘 파트너와 협력함으로써 운영자는 방대한 지식을 활용할 수 있습니다. 경험이 풍부한 평가와 전문적인 설계 해석을 통해 고에너지 펌프에 적용할 수 있는 내구성 및 신뢰성 향상이 가능합니다. 이러한 비용 효율적인 솔루션은 서비스 수명을 연장하고 운영 비용을 최소화할 수 있는 이상적인 기회를 제공합니다.