粗真空残留物ポンプに繰り返し故障が発生する

Mar 27, 2023

製油所の原油処理プラントでは、2014 年から原油真空ユニットが稼働しています。各処理トレインには、460 キロワット (kW) の底部真空残留物ポンプが 2 台あります。 このポンプは単段式で、定格流量は 638 立方メートル/時 (m3/h)、差動揚程は 205 m、動作温度は約 360 C です。

このサービスは、高温および粗製の格納環境を考慮すると困難です。 対象のポンプは、2014 年の試運転以来、振動の問題と修理の失敗に悩まされていました。現場の運用では、最近ポンプの故障が発生し、高振動により稼働中のポンプの 1 台が停止したと報告されました。

包括的なレビューとトラブルシューティングが実施され、設計と運用上の欠陥がポンプの信頼性に影響を与えていることが明らかになりました。

ポンプの動作傾向を確認し、メーカーの曲線と比較しました。 ポンプ動作の分析により、同じ設計のすべてのポンプが定格よりも低い流量、つまり最高効率点 (BEP) のほぼ 50% で動作していることが明らかになりました。 この低流量操作により、装置の大型化の問題が浮き彫りになり、それがポンプの信頼性の低下の一因となっていました。 さらに、全体的な振動傾向は、試運転以来、ケーシングの振動が徐々に増加していることを示しました。

ポンプは、故障したコンポーネントを詳しく調べるために分解されました。 以下のことが判明しました。

吸入および吐出側の低流量再循環により、インペラに吸入および吐出側の浸食が見つかりました。

インペラにひどい腐食がありました。

インペラの材質を検査したところ、米国材料試験協会 (ASTM) A439 オーステナイト球状鋳鉄であることが判明しました。

ドライブエンドインペラウェアリングがケーシングウェアリングに焼き付いていました。

非駆動側インペラ摩耗リングが欠落していました。

A487 CA6NM 製のポンプ ケーシングは良好な状態で、腐食や侵食の兆候は見つかりませんでした。

BEP から離れた低流量でのポンプの動作により、ポンプにストレスが生じ、インペラの検査結果に明らかなように、吸入と吐出の再循環が発生しました。

さらに、インペラに腐食が見つかったため、ポンプの構造材料が疑問視されていました。 インペラは ASTM 439 鋳鉄材料で作られています。 ポンプで送られるのは、高温で腐食を引き起こす可能性のある元素硫黄を含む真空ユニット内の原油です。 原油中の総硫黄の量は油田によって異なり、0.05% から 14% まで変化します。 0.2% という低い硫黄値でも、普通鋼や低合金鋼に硫化腐食を引き起こすのに十分です。1

ASTM 439 では、修正マコノミー曲線によれば、360 ℃ の動作温度での予想腐食率を下回り、流体速度や浸食粒子などの他の要素を考慮せずに 0.1 ミリメートル (mm)/年を超えるクロムが 1.75% ～ 2.75% 含まれています。サービス。 上記のすべてが腐食環境を作り出し、加速させました。

最初の提案は、ポンプの動作条件を改善して設計パラメータに近づけて動作させることです。 次に、インペラの材質を、クロムの割合が高い (11% ～ 14%) 少なくとも A487 グレードの CA6NM にアップグレードする必要があります。これにより、耐食性が向上し、材料の欠陥が解消されます。

Luai A. Al-Fayez は、サウジアラムコで 25 年の経験を持つポンプのスペシャリストです。 彼は振動に関する ISO 18736 CAT III 認証を取得しています。

Abdul-Mohsin Buluwi は、キング ファハド石油鉱物資源大学で機械工学の学士号を取得しています。 彼は、サウジアラムコのコンサルティング サービス部門に勤務する回転機器エンジニアです。 詳細については、www.aramco.com をご覧ください。