Operateri rutinski kontaktiraju moj tim sa frustrirajućim obrascem: uložak lopatica koji u laboratorijskom ispitnom uređaju isporučuje 14.000 sati rada, otkazuje nakon 6.500 sati na platformi. Pumpa je istog modela. Nazivne specifikacije se podudaraju. Profil radnog pritiska je unutar objavljenih ograničenja. Pa ipak, razlika u vijeku trajanja je stvarna i konzistentna u cijelom segmentu.

Proveo sam dovoljno vremena na servisnim pozivima platforme i rastavljanjima nakon kvara da bih razumio zašto dolazi do ovog prekida i želio bih podijeliti ono što sam naučio o osnovnim uzrocima. To nije jedan uzrok. To je akumulacija stresora koje laboratorijska ispitivanja ili pojednostavljuju ili potpuno izostavljaju. Ovaj članak prolazi kroz te stresore i prakse održavanja koje nadoknađuju većinu izgubljenog vijeka trajanja, na osnovu terenskih podataka koje smo prikupili na offshore instalacijama u Sjevernom moru, Meksičkom zaljevu i na offshore zapadu Afrike.

Šta laboratorijsko testiranje zapravo potvrđuje

Proizvođači hidrauličnih pumpi ocjenjuju vijek trajanja patrona na osnovu standardiziranog testiranja koje slijedi ISO 4391 i protokole specifične za proizvođača. Ispitni uređaj koristi čisto hidraulično ulje filtrirano prema ISO 4406 18/16/13 ili boljem standardu, radi na konstantnom ciljanom pritisku i protoku, održava temperaturu ulja unutar uskog raspona i radi kontinuirano bez vibracija ili vanjskog mehaničkog naprezanja.

Kupci koji upoređuju različite serije pumpi za priobalne usluge mogu pregledatiPorodica kertridža V serijeuz T6 platformu kako bi se identificirala prava konfiguracija za specifične zahtjeve platforme.

Pod ovim kontrolisanim uslovima, T6 kertridž sa jednom pumpom konstantno isporučuje 14.000 do 18.000 radnih sati prije nego što se pojave tri signala za zamjenu. Laboratorijski test služi pravoj svrsi: potvrđuje margine dizajna, konzistentnost proizvodnje i nazivne performanse u cijeloj porodici proizvoda. Proizvođači i kupci se oslanjaju na ove brojke za planiranje kapaciteta i predviđanje zamjene.

Ono što laboratorijski test ne obuhvata jeste kumulativni efekat više stresora koji istovremeno djeluju u stvarnim instalacijama. Svaki pojedinačni stresor može biti unutar projektne granice. Međutim, kombinovani uticaj ubrzava habanje daleko iznad onoga što bilo koji pojedinačni laboratorijski test može predvidjeti. Okruženje offshore platforme je jedan od najtežih primjera ovog složenog efekta.

Stresor broj jedan: Putevi kontaminacije solju

Sol ulazi u hidraulični sistem kroz nekoliko puteva koje laboratorijska ispitivanja ne obuhvataju. Najčešći uzrok su oštećena zaptivka, posebno oko zaptivki vratila, zaptivki klipnjača cilindara i odzračnika rezervoara. Zrak opterećen solju i morska prskavica prodiru u ove tačke pod uslovima na platformi, unoseći hloridne ione u ulje.

Za operatere platformi koji procjenjuju zamjenske pumpe u cijelom portfoliju pomorskih proizvoda,porodica krilnih motoradopunjuje liniju pumpi T6 pomoćnim motornim pogonima za sisteme pozicioniranja.

Jednom kada dospije u ulje, čestice soli djeluju kao abrazivni zagađivači koji ubrzavaju habanje vrhova lopatica, potisnih ploča i površina bregastih prstenova. Mehaničko habanje od soli je vidljivi način kvara, ali ioni hlorida također potiču elektrohemijsku koroziju na površinama ležajeva i zaptivkama vratila. Ova korozija rijetko uzrokuje trenutni kvar, ali smanjuje vijek trajanja ležajeva i zaptivki, stvarajući sekundarne kvarove izvan samog uloška.

Paketi za zaptivanje morskih površina dostupni zaPumpe serije T6Koristite fluorougljične elastomere otporne na izloženost soli. Ovi materijali koštaju više od standardnih nitrilnih brtvi, ali produžuju vijek trajanja brtvila za 3 do 5 puta u morskim okruženjima. Kupci koji specificiraju pumpe za offshore platforme uvijek trebaju potvrditi odabir paketa zaptivanja, budući da su standardne brtve zadane u mnogim konfiguracijama proizvoda, osim ako nisu eksplicitno nadograđene.

Pored zaptivki, filter za odzračivanje rezervoara je uobičajen put kontaminacije u instalacijama na moru. Standardni odzračivači uklanjaju čestice, ali ne i pare soli. Specijalizirani brodski odzračivači s medijem za hvatanje soli su dostupni i koštaju od 50 do 150 USD po jedinici. Za operatere platformi koji koriste više pumpi, nadogradnja odzračivača u cijeloj floti je jedna od investicija u održavanje s najvećim povratom.

Stresor dva: Termički ciklusi uzrokovani isprekidanim radom

Hidraulični sistemi platforme rijetko rade kontinuirano. Rad dizalice se ciklički uključuje i isključuje kako se teret kreće. Sistemi vitla se nakratko aktiviraju tokom rukovanja sidrom ili pozicioniranja. Pogonske jedinice mogu satima mirovati između operativnih događaja. Svaki ciklus pokretanja i isključivanja proizvodi termalni prolaz koji uložak mora apsorbirati.

Kupci koji istražuju pouzdanost offshore pumpi mogu se pozvati naEvropska federacija za rukovanje materijalimastandardi za opremu za rukovanje materijalima koja se koristi u pomorskim i priobalnim servisnim okruženjima.

Na osnovu mog iskustva u procjeni protokola laboratorijskih ispitivanja, otkrio sam da se temperatura ulja održava u rasponu od 10 do 15 stepeni Celzijusa oko projektovane ciljne vrijednosti. Platforme na moru imaju oscilacije temperature ulja od 30 do 50 stepeni Celzijusa tokom tipičnog 24-satnog perioda. Uslovi hladnog starta sa uljem na sobnoj temperaturi opterećuju vrhove lopatica drugačije nego u stacionarnom stanju. Različito termičko širenje između rotora, prstenaste osovine i pritisne ploče proizvodi mikropokrete na kontaktnim površinama koji ubrzavaju habanje.

Problem termičkog ciklusa se pogoršava na platformama u hladnoj klimi, poput onih u Sjevernom moru. Ulje pri hladnom startu na 5 stepeni Celzijusa u odnosu na stabilno stanje na 60 stepeni Celzijusa znači da komponente kertridža doživljavaju promjenu od 55 stepeni u svakom operativnom ciklusu. Operateri platformi u ovim regijama izvještavaju da je vijek trajanja kertridža na donjoj granici raspona rada na moru, često ispod 7.000 sati.

Kupci koji specificiraju pumpe za platforme u hladnoj klimi trebaju zahtijevati karakteristike termičkog upravljanja kao što su grijani rezervoari, cirkulacijske pumpe koje održavaju minimalnu temperaturu ulja tokom perioda mirovanja i materijali uloška predviđeni za rad na niskim temperaturama. Ove karakteristike povećavaju cijenu pumpe za 5 do 10 posto, ali nadoknađuju 15 do 25 posto vijeka trajanja izgubljenog zbog termičkih ciklusa.

Stresor broj tri: Vibracije uzrokovane djelovanjem valova i radom dizalice

Platforme na moru doživljavaju kontinuirane niskofrekventne vibracije usljed djelovanja valova, dodira brodova i platforme te rada dizalica. Amplituda vibracija varira ovisno o dizajnu platforme i stanju mora, ali je uvijek prisutna i nikada se ne simulira u laboratorijskim ispitivanjima.

ISO protokoli za ispitivanje performansi hidrauličnog sistema na koje se poziva u ovom članku dokumentovani su naKatalog ISO standarda, koja pruža metodologiju ispitivanja koju proizvođači koriste za tvrdnje o nazivnom vijeku trajanja.

Kontinuirane vibracije niske frekvencije ubrzavaju mehaničko habanje površina ležajeva, zaptivki vratila i spoja između uloška i kućišta. Unutrašnje komponente krilne pumpe oslanjaju se na precizne zazore za koje dizajn pretpostavlja da će ih održati u stacionarnim uslovima. Vibracije uvode dinamička opterećenja koja mijenjaju zazore u malim, ali značajnim iznosima. Tokom hiljada radnih sati, kumulativni efekat je ubrzano habanje svake površine spoja.

Rad dizalice proizvodi prolazne vibracije visoke amplitude koje su još štetnije od kontinuiranih vibracija platforme. Kombinacija njihanja dizalice, rada vitla i kretanja tereta stvara profile vibracija koji u kratkim periodima premašuju granicu stabilnog stanja pumpe. Ovi prolazni procesi se ne registruju kao kvarovi, ali ostavljaju mikro oštećenja koja se akumuliraju tokom radnog vijeka uloška.

Najefikasnija protumjera koju sam primijetio kod naknadnih ugradnji platformi je izolacija vibracija na mjestu montaže. Elastični nosači predviđeni za pomorsku upotrebu smanjuju prijenos vibracija platforme na tijelo opreme za 60 do 80 posto. Nosači koštaju od 200 do 500 USD po jedinici i predstavljaju jednu od investicija s najvećim povratom za produženje vijeka trajanja patrona. Operateri koji naknadno ugrade elastične nosače obično prijavljuju 10 do 15 posto duži vijek trajanja unutar prvog ciklusa zamjene.

Stresor četiri: Prolazne promjene pritiska uzrokovane radom dizalice i vitla

Rad dizalice i vitla proizvodi prolazne promjene pritiska koje premašuju stacionarni radni pritisak za 30 do 60 posto. Skokovi pritiska se javljaju u milisekundi, ali se ponavljaju mnogo puta tokom jednog ciklusa dizalice. Svaka prolazna promjena proizvodi udarno opterećenje na komponentama uloška koje laboratorijska ispitivanja ne mogu registrovati.

Za detaljnije čitanje o praksama održavanja brodskih hidrauličnih sistema,ISO standard čistoće hidraulične tečnostipruža okvir kodeksa čistoće koji se koristi u gore opisanom programu uzorkovanja nafte na moru.

Kombinovani efekat hiljada prolaznih promjena pritiska na vrhove lopatica, potisnu ploču i površine bregastih prstenova mjerljiv je analizom rastavljanja. Setovi uložaka koji su prošli kroz opsežan servis dizalicom pokazuju karakteristične obrasce habanja na rubu visokotlačnog otvora koji se ne pojavljuju u radu u stacionarnom stanju. Obrazac habanja postepeno smanjuje volumetrijsku efikasnost, što je jedan od tri signala koje sam obradio u članku o okviru zamjene uložaka.

Kupci koji odlučuju o hidrauličnim jedinicama za rad s dizalicama i vitlima trebaju pažljivo procijeniti dimenzioniranje akumulatora. Akumulatori odgovarajuće veličine apsorbiraju promjene pritiska i smanjuju udarno opterećenje na unutrašnje komponente. Premalo dimenzionirani akumulatori dozvoljavaju da promjene dođu do tijela pumpe i ubrzavaju habanje. Odnos između kapaciteta akumulatora i vijeka trajanja nije široko shvaćen, ali podaci s terena dosljedno pokazuju da platforme s odgovarajućim kapacitetom akumulatora imaju 15 do 20 posto duži vijek trajanja.

Efekat složenog stresora četiriju faktora

Stresori ne djeluju nezavisno. Oni se međusobno nadopunjuju na načine koje laboratorijska ispitivanja ne mogu reproducirati. Kontaminacija solju ubrzava habanje koje termičko cikliranje pogoršava. Vibracije oštećuju zaptivke koje bi inače spriječile ulazak soli. Prolazni pritisci prenose udarna opterećenja na komponente koje su već oslabljene drugim stresorima.

Zbog ovog spoja, uložak koji je predviđen za 14.000 do 18.000 sati u laboratoriji, isporučuje 6.000 do 10.000 sati u tipičnoj priobalnoj upotrebi. Nijedan pojedinačni stresor ne objašnjava ovaj jaz. Interakcija svih faktora je objašnjenje.

Operateri platformi koji razumiju ovaj efekat kumulativnog napretka dizajniraju svoje programe održavanja u skladu s tim. Umjesto da tretiraju svaki stresor zasebno, najefikasniji programi održavanja rješavaju sve istovremeno kroz koordinirane cikluse inspekcije, protokole uzorkovanja ulja, programe nadogradnje zaptivki i preglede kapaciteta akumulatora.

Program održavanja 250-H koji vraća izgubljene živote

U svim analiziranim offshore instalacijama, moj tim je dosljedno utvrdio da platforme sa strukturiranim programima održavanja od 250 sati postižu vijek trajanja kertridža u rasponu od 8.000 do 10.000 sati, a ne od 6.000 do 8.000 sati, kao što je osnovno stanje. Interval od 250 sati poklapa se s tipičnim operativnim ciklusima platforme i daje ekipama za održavanje predvidljivu ritam za kritične tačke inspekcije.

Pet komponenti programa su jednostavne. Prvo, uzorkovanje ulja na odvodu kućišta pumpe i u rezervoaru. Uzorak se analizira na broj čestica, sadržaj vode i koncentraciju hlorida. Broj čestica iznad ISO 4406 19/17/14 pokreće nadogradnje filtracije. Sadržaj vode iznad 100 ppm pokreće inspekciju rezervoara. Koncentracije hlorida iznad 50 ppm pokreću inspekciju zaptivki.

Drugo, vizuelni pregled zaptivke na osovinskoj zaptivci, zaptivkama klipnjače cilindra i odzračniku rezervoara. Bilo kakav znak nakupljanja soli, otvrdnjavanja ili pucanja aktivira hitnu zamjenu zaptivke pomoću paketa za zaptivanje za brodove. Treće, zamjena filtracijskog elementa prema fiksnom rasporedu, bez obzira na indikaciju pada pritiska. Zamjena elementa sprječava problem postepenog ograničavanja protoka koji je ranije obrađen u okviru održavanja uloška.

Četvrto, provjera prednapunjenosti akumulatora. Gubitak pritiska prednapunjenosti je najčešći uzrok premalenog dimenzioniranja akumulatora tokom rada, budući da dušik s vremenom polako curi. Godišnja provjera otkriva problem prije nego što ubrza trošenje uloška. Peto, inspekcija vibracijskih nosača. Očvrsli ili napukli elastični nosači gube svoja izolacijska svojstva i omogućavaju vibracijama platforme da dopru do tijela pumpe.

Kupci koji specificiraju pumpe za nove instalacije na platformama trebaju zatražiti dokumentaciju programa održavanja od dobavljača pumpi kao dio paketa tehničkih zahtjeva. Dobavljači koji ne mogu pružiti strukturirane smjernice za održavanje za usluge na moru nisu pravi dobavljači za ove zahtjevne primjene.

Certifikati Klasifikacijskog društva i šta oni znače

Operateri platformi na moru specificiraju pumpe s certifikatima klasifikacijskog društva koji odgovaraju standardima države zastave i nabavke operatera platforme. Pet najčešće spominjanih društava su CCS (Kinesko klasifikacijsko društvo), DNV (Det Norske Veritas, Norveška), ABS (Američki biro za brodarstvo), BV (Bureau Veritas, Francuska) i LR (Lloyd's Register, UK).

Svako društvo ima različite protokole testiranja, zahtjeve za certifikaciju i procedure obnavljanja. CCS certifikacija je obično potrebna za platforme koje rade pod kineskom zastavom ili rade s kineskim operaterima. DNV je najčešći zahtjev za platforme u Sjevernom moru. ABS dominira u Meksičkom zaljevu. BV pokriva mnoge operacije u zapadnoj Africi i Mediteranu. LR upravlja značajnim udjelom u sektoru Ujedinjenog Kraljevstva i globalnim offshore projektima.

Dobavljači koji posjeduju više certifikata mogu opsluživati ​​širi spektar platformi, ali ti certifikati nisu ekvivalentni. Svaki zahtijeva zasebno testiranje, zasebne procedure revizije i zasebnu dokumentaciju. Troškovi održavanja pet certifikata nisu trivijalni, zbog čega je lista dobavljača koji istovremeno posjeduju svih pet kratka. Vicks Hydraulic održava svih pet certifikata za porodicu brodskih uložaka, što nas pozicionira da opslužujemo operatere platformi u glavnim offshore regijama.

T6EEC: Radni konj offshore energetskih jedinica

Među članovima porodice T6, trostruka konfiguracija T6EEC je najčešće specificirana za pogonske jedinice offshore platformi i sisteme vitla. Trostruki dizajn pruža tri sekcije pumpanja u jednom kućištu, dijeleći ulazni i izlazni pritisak između sekcija. Ova arhitektura nudi nekoliko prednosti specifičnih za offshore usluge.

Kupci koji procjenjuju motorne pogone za priobalne energetske jedinice mogu pregledatiEaton hidraulički katalogza referentne materijale o hidrauličnim komponentama namijenjenim za upotrebu u pomorskoj upotrebi.

Trostruki dizajn pruža ugrađenu redundanciju. Ako jedan dio pokaže rano habanje, pumpa nastavlja raditi smanjenim kapacitetom dok je planirano održavanje. Ova redundancija je važna na platformama gdje neplanirani zastoji u radu dizalica ili vitla mogu potpuno zaustaviti rad. Operateri u Sjevernom moru obično insistiraju na trostrukim dizajnima za servis dizalica jer kvarovi jednog dijela stvaraju neposredne operativne i sigurnosne rizike.

T6EEC također pruža visoke protoke potrebne za rad s dizalicama i vitlima na moru, bez pribjegavanja pumpama s većim okvirom. Pumpe s većim okvirom povećavaju težinu i zauzimaju veći prostor u hidrauličnom prostoru platforme, što donosi značajne troškove u izgradnji na moru. T6EEC pruža kapacitet protoka u kompaktnijem pakiranju, što je značajna prednost kod platformi s ograničenim prostorom.

Za operatere platformi koji procjenjuju zamjene za T6EEC, od suštinskog je značaja specificiranje paketa za zaptivanje u morskim uslovima. Standardni paket zaptivanja koristi nitrilne elastomere predviđene za opštu industrijsku upotrebu. Paket za zaptivanje u morskim uslovima se nadograđuje na fluorougljične elastomere u cijelom ulošku. Razlika u cijeni je 10 do 15 posto cijene uloška, ​​ali je oporavak vijeka trajanja 30 do 40 posto u uslovima na moru.

Kada aftermarket ima smisla, a kada nema

Rasprava o aftermarket kertridžima je nijansiranija u inostranstvu nego u bilo kojem drugom segmentu primjene. U industrijskim okruženjima sam kupce proveo kroz matematiku troškova vlasništva koja obično ide u korist proizvođača originalne opreme (OEM). Ista matematika u inostranstvu je mnogo jednostranija.

Zamjenski ulošci u priobalnim uslovima obično postižu 50 do 65 posto vijeka trajanja originalne opreme (OEM). Složeni stresori koji već smanjuju vijek trajanja originalne opreme za 30 do 50 posto imaju još veći utjecaj na zamjenske proizvode. Zazor vrha lopatice, ravnost pritisne ploče i tolerancije završne obrade površine koje proizvođači originalne opreme (OEM) drže unutar strogih specifikacija teže je održati po cijeni zamjenskih proizvoda.

Kada neplanirani zastoj na offshore platformi može premašiti 100.000 USD dnevno zbog gubitka proizvodnje i operativnih troškova pripravnosti, uštede na premiji cijene na postprodajnom tržištu ne kompenziraju povećanu učestalost zamjene. Operateri koji standardiziraju postprodajno tržište na offshore platformi obično se suočavaju s 30 do 50 posto većim ukupnim troškovima kertridža tokom perioda od pet godina, uprkos nižoj jediničnoj cijeni.

Put do postprodaje ima smisla u primjenama niske kritičnosti, kao što su pomoćni sistemi platformi gdje je vrijeme zastoja prihvatljivo. Za primarne primjene dizalica, vitla i pogonskih jedinica, OEM je pravi odgovor na moru. Matematika je manje zanimljiva od operativnih posljedica.

Zaključak: Tretiranje offshore industrije kao zasebne klase primjene

Po mom iskustvu, okvir koji funkcioniše za industrijske primjene ne prenosi se direktno na offshore platforme. Vijek trajanja je 30 do 50 posto ispod laboratorijskih ocjena iz razloga koje kontrolirano testiranje ne obuhvata. Operateri koji offshore platforme tretiraju kao zasebnu klasu primjene, sa svojim vlastitim programima održavanja, vlastitim kriterijima kvalifikacije dobavljača i vlastitim izračunima ukupnih troškova vlasništva, dosljedno postižu bolje rezultate od onih koji primjenjuju industrijske priručnike na servisiranje platforme.

Kombinacija kontaminacije soli, termičkih ciklusa, vibracija i prolaznih promjena pritiska je stvarnost offshore hidrauličkih usluga. Dobavljači koji razumiju sve stresore i u skladu s tim dizajniraju svoje proizvode, dokumentaciju i programe podrške su dobavljači s kojima vrijedi surađivati. Najjeftiniji uložak rijetko je pravo rješenje u offshore uslugama, a premija originalne opreme (OEM) se lakše opravdava nego u bilo kojem drugom segmentu.

Ako vaša inženjerska grupa procjenjuje hidraulične jedinice za instalaciju na moru ili se bori s vijekom trajanja ispod laboratorijski propisanih nivoa, naš pomorski tim može pregledati radni ciklus i preporučiti specifikaciju prilagođenu platformi. Pošaljite profil rada i trenutne podatke o servisiranju putemkontakt stranica, i provest ćemo analizu u odnosu na offshore bazu podataka.centar za tehničku dokumentacijutakođer sadrži smjernice o pomorskim specifikacijama i strukturi programa održavanja od 250 sati.