Operateri rutinski kontaktiraju moj tim s frustrirajućim uzorkom: uložak s lopaticama koji u laboratorijskom ispitnom uređaju radi 14 000 sati, otkazuje nakon 6 500 sati na platformi. Pumpa je istog modela. Nazivne specifikacije se podudaraju. Profil radnog tlaka je unutar objavljenih ograničenja. Pa ipak, razlika u vijeku trajanja je stvarna i dosljedna 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 temeljnim 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 temelju terenskih podataka koje smo prikupili na offshore instalacijama u Sjevernom moru, Meksičkom zaljevu i na obali zapadne Afrike.

Što laboratorijsko testiranje zapravo potvrđuje

Proizvođači hidrauličnih pumpi ocjenjuju vijek trajanja patrona na temelju standardiziranog ispitivanja koje slijedi normu ISO 4391 i protokole specifične za proizvođača. Ispitna naprava koristi čisto hidraulično ulje filtrirano prema normi ISO 4406 18/16/13 ili boljoj, radi pri konstantnom ciljanom tlaku i protoku, održava temperaturu ulja unutar uskog pojasa i radi kontinuirano bez vibracija ili vanjskog mehaničkog naprezanja.

Kupci koji uspoređuju različite serije pumpi za korištenje na moru mogu pregledatiObitelj patrona serije Vuz platformu T6 kako bi se identificirala prava konfiguracija za specifične zahtjeve platforme.

U tim kontroliranim uvjetima, uložak s jednom pumpom T6 dosljedno isporučuje 14 000 do 18 000 radnih sati prije nego što se pojave tri signala za zamjenu. Laboratorijsko ispitivanje služi pravoj svrsi: potvrđuje granice dizajna, dosljednost proizvodnje i nazivne performanse u cijeloj obitelji proizvoda. Proizvođači i kupci oslanjaju se na ove brojke za planiranje kapaciteta i predviđanje zamjene.

Ono što laboratorijski test ne obuhvaća jest kumulativni učinak više stresora koji istovremeno djeluju u stvarnim instalacijama. Svaki pojedinačni stresor može biti unutar projektne granice. Međutim, kombinirani utjecaj ubrzava trošenje daleko iznad onoga što bilo koji pojedinačni laboratorijski test može predvidjeti. Okruženje offshore platforme jedan je od težih primjera ovog složenog učinka.

Stresor broj jedan: Putovi kontaminacije solju

Sol ulazi u hidraulički sustav kroz nekoliko putova koje laboratorijska ispitivanja ne obuhvaćaju. Najčešći su oštećena brtvila, posebno oko brtvi osovina, brtvi klipnjača cilindara i odzračivača spremnika. Zrak opterećen solju i morska prskavica prodiru u te točke pod uvjetima na platformi, unoseći kloridne ione u ulje.

Za operatere platformi koji procjenjuju zamjenske pumpe u cijelom portfelju pomorskih proizvoda,obitelj krilnih motoranadopunjuje liniju pumpi T6 pomoćnim motornim pogonima za sustave pozicioniranja.

Jednom kada dospije u ulje, čestice soli djeluju kao abrazivni onečišćujući materijali koji ubrzavaju trošenje vrhova lopatica, tlačne ploče i površina bregastih prstenova. Mehaničko trošenje od soli je vidljivi način kvara, ali kloridni ioni također potiču elektrokemijsku koroziju na površinama ležajeva i brtvama vratila. Ova korozija rijetko uzrokuje trenutni kvar, ali smanjuje vijek trajanja ležajeva i brtvi, stvarajući sekundarne kvarove izvan samog uloška.

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

Osim brtvi, filter za odzračivanje spremnika čest je put kontaminacije u offshore instalacijama. Standardni odzračivači uklanjaju čestice, ali ne i slanu paru. Specijalizirani brodski odzračivači s medijem za hvatanje soli dostupni su i koštaju od 50 do 150 USD po jedinici. Za operatere platformi koji koriste više pumpi, nadogradnja odzračivača u cijeloj floti jedno je od najvećih ulaganja u održavanje.

Stresor dva: Termički ciklusi uzrokovani isprekidanim radom

Hidraulički sustavi platforme rijetko rade neprekidno. Rad dizalice se ciklički uključuje i isključuje kako se teret kreće. Sustavi vitla se kratko uključuju tijekom rukovanja sidrom ili pozicioniranja. Pogonske jedinice mogu satima mirovati između operacija. Svaki ciklus pokretanja i isključivanja stvara toplinski prijelaz koji uložak mora apsorbirati.

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

U mom iskustvu procjene protokola laboratorijskih ispitivanja, otkrio sam da se temperatura ulja održava unutar raspona od 10 do 15 stupnjeva Celzija oko projektirane ciljane vrijednosti. Platforme na moru imaju oscilacije temperature ulja od 30 do 50 stupnjeva Celzija tijekom tipičnog 24-satnog razdoblja. Uvjeti hladnog pokretanja s uljem na sobnoj temperaturi opterećuju vrhove lopatica drugačije nego u stacionarnom stanju. Različito toplinsko širenje između rotora, bregastog prstena i tlačne ploče stvara mikropomake na kontaktnim površinama koji ubrzavaju trošenje.

Problem termičkog ciklusa pogoršava se na platformama u hladnoj klimi, poput onih u Sjevernom moru. Ulje pri hladnom startu na 5 stupnjeva Celzija u odnosu na stabilno stanje na 60 stupnjeva Celzija znači da komponente uloška doživljavaju promjenu od 55 stupnjeva u svakom operativnom ciklusu. Operateri platformi u tim regijama izvještavaju da je vijek trajanja uloška na donjoj granici raspona rada na moru, često ispod 7000 sati.

Kupci koji specificiraju pumpe za platforme u hladnoj klimi trebali bi zatražiti značajke termičkog upravljanja kao što su grijani spremnici, cirkulacijske pumpe koje održavaju minimalnu temperaturu ulja tijekom razdoblja mirovanja i materijali uložaka predviđeni za rad na niskim temperaturama. Ove značajke povećavaju cijenu pumpe za 5 do 10 posto, ali nadoknađuju 15 do 25 posto vijeka trajanja izgubljenog zbog termičkog cikliranja.

Treći faktor stresa: Vibracije uzrokovane djelovanjem valova i radom dizalice

Platforme na moru doživljavaju kontinuirane niskofrekventne vibracije zbog djelovanja valova, sučelja brod-platforma i rada dizalice. 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 hidrauličkog sustava navedeni u ovom članku dokumentirani su naKatalog ISO standarda, koja pruža metodologiju ispitivanja koju proizvođači koriste za tvrdnje o nazivnom vijeku trajanja.

Kontinuirane niskofrekventne vibracije ubrzavaju mehaničko trošenje površina ležajeva, brtvi vratila i spoja uloška i kućišta. Unutarnje komponente krilne pumpe oslanjaju se na precizne zazore za koje dizajn pretpostavlja da će ih održati u stacionarnim uvjetima. Vibracije uvode dinamička opterećenja koja mijenjaju zazore u malim, ali značajnim iznosima. Tijekom tisuća radnih sati, kumulativni učinak je ubrzano trošenje 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 kratkotrajno premašuju granicu stabilnog stanja pumpe. Ovi prolazni procesi se ne registriraju kao kvarovi, ali ostavljaju mikrooštećenja koja se nakupljaju tijekom radnog vijeka uloška.

Najučinkovitija 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 200 do 500 USD po jedinici i predstavljaju jedno od ulaganja s najvećim povratom za produljenje vijeka trajanja patrone. Operateri koji naknadno ugrađuju elastične nosače obično izvještavaju o 10 do 15 posto duljem vijeku trajanja unutar prvog ciklusa zamjene.

Stresor četiri: Prijelazne promjene tlaka uzrokovane radom dizalice i vitla

Rad dizalice i vitla uzrokuje promjene tlaka koje premašuju stacionarni radni tlak za 30 do 60 posto. Skokovi tlaka javljaju se tijekom nekoliko milisekundi, ali se ponavljaju mnogo puta tijekom jednog ciklusa dizalice. Svaka promjena stvara udarno opterećenje na komponentama uloška koje laboratorijska ispitivanja ne bilježe.

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

Kombinirani učinak tisuća prolaznih promjena tlaka na vrhove lopatica, tlačnu ploču i površine bregastih prstenova mjerljiv je analizom rastavljanja. Setovi uložaka koji su prošli opsežan servis dizalicom pokazuju karakteristične obrasce trošenja na rubu visokotlačnog otvora koji se ne pojavljuju u radu u stacionarnom stanju. Uzorak trošenja postupno smanjuje volumetrijsku učinkovitost, 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 trebali bi pažljivo procijeniti dimenzioniranje akumulatora. Akumulatori odgovarajuće veličine apsorbiraju promjene tlaka i smanjuju udarno opterećenje unutarnjih komponenti. Premalo dimenzionirani akumulatori dopuštaju da promjene tlaka dođu do tijela pumpe i ubrzavaju trošenje. 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 dulji vijek trajanja.

Učinak složenog djelovanja četiriju stresora

Stresori ne djeluju neovisno. Oni se međusobno nadopunjuju na načine koje laboratorijska ispitivanja ne mogu reproducirati. Kontaminacija solju ubrzava trošenje koje termičko cikliranje pogoršava. Vibracije oštećuju brtve koje bi inače sprječavale ulazak soli. Prolazni tlakovi prenose udarna opterećenja na komponente koje su već oslabljene drugim stresorima.

Zbog tog spoja uložak predviđen za 14 000 do 18 000 sati u laboratoriju isporučuje 6 000 do 10 000 sati u tipičnoj offshore službi. Nijedan pojedinačni stresor ne objašnjava taj jaz. Interakcija svih faktora objašnjava.

Operateri platformi koji razumiju ovaj efekt složenosti dizajniraju svoje programe održavanja u skladu s tim. Umjesto da se svaki stresor tretira zasebno, najučinkovitiji programi održavanja rješavaju sve istovremeno putem koordiniranih ciklusa inspekcije, protokola uzorkovanja ulja, programa nadogradnje brtvi i pregleda kapaciteta akumulatora.

Program održavanja 250-H koji vraća izgubljene živote

Na svim analiziranim offshore instalacijama, moj tim je dosljedno utvrdio da platforme sa strukturiranim programima održavanja od 250 sati postižu vijek trajanja uložaka u rasponu od 8000 do 10 000 sati, a ne od 6000 do 8000 sati, kao što je osnovno stanje. Interval od 250 sati usklađen je s tipičnim operativnim ciklusima platforme i daje ekipama za održavanje predvidljivu ritam za kritične točke pregleda.

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

Drugo, vizualni pregled brtve na brtvi vratila, brtvama klipnjače cilindra i odzračivaču spremnika. Bilo kakav znak nakupljanja soli, stvrdnjavanja ili pucanja pokreće hitnu zamjenu brtve s paketom brtvljenja za brodove. Treće, zamjena elementa filtracije prema fiksnom rasporedu, bez obzira na indikaciju pada tlaka. Zamjena elementa sprječava problem postupnog ograničavanja protoka koji je ranije obrađen u okviru održavanja uloška.

Četvrto, provjera prednapunjenosti akumulatora. Gubitak tlaka prednapunjenosti najčešći je uzrok premale dimenzioniranosti akumulatora tijekom rada, budući da dušik s vremenom polako propušta. Godišnja provjera otkriva problem prije nego što ubrza trošenje uloška. Peto, pregled vibracijskih nosača. Očvrsli ili napuknuti elastični nosači gube svoja izolacijska svojstva i omogućuju 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 podataka. Dobavljači koji ne mogu pružiti strukturirane smjernice za održavanje za usluge na moru nisu pravi dobavljači za ove zahtjevne primjene.

Certifikati klasifikacijskog društva i što oni znače

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

Svako društvo ima različite protokole ispitivanja, zahtjeve za certificiranje i postupke obnavljanja. CCS certifikacija obično je potrebna za platforme koje posluju 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 britanskom sektoru i globalnim offshore projektima.

Dobavljači s više certifikata mogu opsluživati ​​širi raspon platformi, ali certifikati nisu ekvivalentni. Svaki zahtijeva zasebno ispitivanje, zasebne postupke revizije i zasebnu dokumentaciju. Trošak održavanja pet certifikata nije trivijalan, zbog čega je popis dobavljača koji istovremeno posjeduju svih pet kratak. Vicks Hydraulic održava svih pet certifikata za obitelj brodskih uložaka, što nas pozicionira da opslužujemo operatere platformi u glavnim offshore regijama.

T6EEC: Radni konj offshore energetskih jedinica

Među članovima obitelji T6, trostruka konfiguracija T6EEC najčešće se specificira za pogonske jedinice offshore platformi i sustave vitla. Trostruki dizajn omogućuje tri sekcije pumpanja u jednom kućištu, dijeleći ulazni i izlazni tlak 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 hidrauličkim komponentama za pomorsku upotrebu.

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

T6EEC također osigurava 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 hidrauličkom prostoru platforme, što oboje nosi značajne troškove u gradnji 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, bitno je navesti brodski paket za brtvljenje. Standardni paket za brtvljenje koristi nitrilne elastomere namijenjene za opću industrijsku upotrebu. Brodski paket 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 uvjetima na moru.

Kada aftermarket ima smisla, a kada nema

Rasprava o aftermarket patronama je nijansiranija u inozemstvu 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 inozemstvu je puno jednostranija.

Zamjenski ulošci u uvjetima na moru 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 tlačne ploče i tolerancije završne obrade površine koje proizvođači originalne opreme (OEM) drže unutar strogih specifikacija teže je održati po cijeni zamjenskog proizvoda.

Kada neplanirani zastoj na offshore platformi može premašiti 100.000 USD dnevno zbog gubitka proizvodnje i troškova operativnog 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 patrona tijekom petogodišnjeg razdoblja unatoč nižoj jediničnoj cijeni.

Put do dodatne opreme ima smisla u primjenama niske kritičnosti kao što su pomoćni sustavi 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 poslovanja kao zasebne klase primjene

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

Kombinacija onečišćenja solju, termičkih ciklusa, vibracija i prolaznih promjena tlaka stvarnost je 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 OEM premija 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 razina, naš pomorski tim može pregledati radni ciklus i preporučiti specifikaciju prilagođenu platformi. Pošaljite profil rada i trenutne podatke o servisiranju putemkontaktna 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.