A gépkezelők rutinszerűen keresik meg a csapatomat egy frusztráló mintával: egy lapátos szivattyú, amely a laboratóriumi tesztberendezésben 14 000 órát bír, 6500 óra után meghibásodik a platformon. A szivattyú ugyanaz a modell. A névleges specifikációk megegyeznek. Az üzemi nyomásprofil a közzétett határértékeken belül van. Az élettartambeli különbség mégis valós és következetes a teljes szegmensben.

Elegendő időt töltöttem a platform szervizhívásaival és a meghibásodás utáni leszerelésekkel ahhoz, hogy megértsem, miért fordul elő ez a hiányosság, és szeretném megosztani, amit a mögöttes okokról tanultam. Nem egyetlen okról van szó. Ez a stresszorok felhalmozódása, amelyet a laboratóriumi vizsgálatok vagy leegyszerűsítenek, vagy teljesen kihagynak. Ez a cikk végigvezeti azokat a stresszorokat és karbantartási gyakorlatokat, amelyek az elveszett üzemidő nagy részét visszanyerik, az Északi-tengeren, a Mexikói-öbölben és Nyugat-Afrika partjainál található tengeri létesítményekről gyűjtött terepi adatok alapján.

Amit a laboratóriumi tesztek valóban igazolnak

A hidraulikus szivattyúgyártók a betét élettartamát szabványosított, ISO 4391 szabványt és a gyártóspecifikus protokollokat követő vizsgálatok alapján határozzák meg. A tesztberendezés tiszta, ISO 4406 18/16/13 vagy annál jobb szabvány szerint szűrt hidraulikaolajat használ, állandó célzott nyomáson és áramláson működik, az olajhőmérsékletet szűk sávban tartja, és folyamatosan működik rezgés vagy külső mechanikai igénybevétel nélkül.

A különböző szivattyúsorozatokat összehasonlító vásárlók a tengeri alkalmazásokhoz áttekinthetik a következőket:V sorozatú patroncsaláda T6 platform mellett, hogy azonosítsa a megfelelő konfigurációt az adott platformkövetelményekhez.

Ilyen ellenőrzött körülmények között egy T6 egypumpás patron következetesen 14 000–18 000 üzemórát biztosít, mielőtt megjelenik a három cserejelzés. A laboratóriumi tesztnek valódi célja van: validálja a tervezési tartalékokat, a gyártási állandóságot és a névleges teljesítményt a termékcsalád egészében. A gyártók és az ügyfelek egyaránt ezekre a számokra támaszkodnak a kapacitástervezéshez és a csere előrejelzéséhez.

Amit a laboratóriumi teszt nem rögzít, az a valós telepítésekben egyidejűleg működő több stresszor kumulatív hatása. Minden egyes stresszor a tervezési határértékeken belül lehet. Az együttes hatás azonban jóval nagyobb mértékben felgyorsítja a kopást, mint amit egyetlen laboratóriumi teszt is előre tudna jelezni. A tengeri platform környezete az egyik legsúlyosabb példa erre az összetett hatásra.

Első stresszor: Sószennyeződési útvonalak

A só számos olyan útvonalon jut be a hidraulikus rendszerbe, amelyeket a laboratóriumi vizsgálatok nem vizsgálnak. A leggyakoribb a sérült tömítések, különösen a tengelytömítések, a hengerrúd-tömítések és a tartály légtelenítői körül. A sótartalmú levegő és a tengeri permet platformkörülmények között hatol be ezekbe a pontokba, kloridionokat juttatva az olajba.

A teljes tengeri termékportfólió szivattyúcseréjét értékelő platformüzemeltetők számára alapátmotor-családKiegészíti a T6 szivattyúcsaládot pozicionáló rendszerekhez való segédmotoros hajtásokkal.

Az olajba kerülve a sórészecskék abrazív szennyeződésként viselkednek, amelyek felgyorsítják a lapátcsúcsok, a nyomólap és a bütykösgyűrű felületeinek kopását. A só okozta mechanikai kopás a látható meghibásodási mód, de a kloridionok elektrokémiai korróziót is elősegítenek a csapágyfelületeken és a tengelytömítéseken. Ez a korrózió ritkán okoz azonnali meghibásodást, de csökkenti a csapágyak és tömítések élettartamát, másodlagos meghibásodásokat okozva magán a betéten túl.

A tengeri tömítőcsomagok elérhetőkT6 sorozatú szivattyúkSó expozíciónak ellenálló fluorozott szénhidrogén elasztomereket használjon. Ezek az anyagok drágábbak, mint a standard nitril tömítések, de tengeri környezetben 3-5-szörösére meghosszabbítják a tömítés élettartamát. A tengeri platformokhoz szivattyúkat választó vásárlóknak mindig ellenőrizniük kell a tömítőcsomag kiválasztását, mivel a standard tömítések sok termékkonfigurációban az alapértelmezettek, kivéve, ha kifejezetten frissítik őket.

A tömítéseken túl a tartály légtelenítő szűrője gyakori szennyeződési útvonal a tengeri létesítményekben. A standard légtelenítők eltávolítják a részecskéket, de a sógőzt nem. Kaphatók speciális tengeri légtelenítők sómegkötő közeggel, amelyek darabonként 50-150 USD-ba kerülnek. A több szivattyút üzemeltető platform-üzemeltetők számára a légtelenítő frissítése a flottában az egyik legjobban megtérülő karbantartási beruházás.

Második stresszor: Szakaszos működésből eredő termikus ciklusok

A platform hidraulikus rendszerei ritkán működnek folyamatosan. A daru működése a rakomány mozgásával ciklusosan be- és kikapcsol. A csörlőrendszerek rövid időre bekapcsolnak a horgonyok kezelése vagy pozicionálása során. A tápegységek órákig tétlenül állhatnak az üzemi események között. Minden indítási és leállítási ciklus hőtranziens keletkezik, amelyet a patronnak el kell nyelnie.

Az offshore szivattyúk megbízhatóságát kutató vásárlók hivatkozhatnak a következőre:Európai Anyagmozgatási Szövetségtengeri és tengeri szolgáltatási környezetben használt anyagmozgató berendezések szabványai.

Laboratóriumi vizsgálati protokollok értékelése során szerzett tapasztalataim alapján azt tapasztaltam, hogy az olaj hőmérséklete a tervezési célérték körül 10-15 Celsius-fokos sávban marad. A tengeri platformokon az olaj hőmérséklete egy tipikus 24 órás időszak alatt 30-50 Celsius-fokos ingadozást tapasztalnak. A környezeti hőmérsékletű olajjal történő hidegindítási körülmények másképp terhelik a lapátcsúcsokat, mint az állandósult üzem. A rotor, a bütykösgyűrű és a nyomólap közötti eltérő hőtágulás mikromozgásokat hoz létre az érintkező felületeken, amelyek felgyorsítják a kopást.

A termikus ciklusok problémája súlyosbodik a hideg éghajlaton működő platformokon, például az Északi-tengeren. Az 5 Celsius-fokos hidegindítási olaj az állandó 60 Celsius-fokos állapottal szemben azt jelenti, hogy a kazetta alkatrészei minden üzemi ciklus során 55 fokos kilengést mutatnak. Ezekben a régiókban a platformok üzemeltetői a kazetták élettartamát a tengeri tartomány alsó határán, gyakran 7000 óra alatt jelentik.

A hideg éghajlati platformokhoz való szivattyúkat választó vásárlóknak olyan hőkezelő funkciókat kell kérniük, mint a fűtött tartályok, a minimális olajhőmérsékletet álló helyzetben fenntartó keringető szivattyúk, valamint az alacsony hőmérsékletű működésre alkalmas betétanyagok. Ezek a funkciók 5-10 százalékkal növelik a szivattyú költségét, de a hőciklusok miatt elvesztett élettartam 15-25 százalékát megtérítik.

Harmadik stresszor: Hullámhatásból és daruműködésből származó rezgés

A tengeri platformok folyamatos, alacsony frekvenciájú rezgésnek vannak kitéve a hullámverés, a hajó-platform interfészek és a daruk működése miatt. A rezgés amplitúdója a platform kialakításától és a tenger állapotától függően változik, de mindig jelen van, és laboratóriumi vizsgálatok során soha nem szimulálják.

Az ebben a cikkben hivatkozott ISO hidraulikus rendszer teljesítményvizsgálati protokolljai a következő címen találhatók:ISO szabványkatalógus, amely biztosítja a gyártók által a névleges élettartamra vonatkozó állítások vizsgálati módszertanát.

A folyamatos alacsony frekvenciájú rezgés felgyorsítja a csapágyfelületek, a tengelytömítések és a szelepbetét és a ház közötti határfelület mechanikai kopását. A lapátos szivattyú belső alkatrészei pontos hézagokra támaszkodnak, amelyeket a konstrukció feltételezése szerint állandó állapotú körülmények között is meg kell tartani. A rezgés dinamikus terheléseket hoz létre, amelyek kis, de jelentős mértékben megváltoztatják a hézagokat. Több ezer üzemóra alatt a kumulatív hatás a felgyorsult kopás minden határfelületen.

A daru működése nagy amplitúdójú tranziens rezgést kelt, amely még károsabb, mint a folyamatos platformrezgés. A daru lengésének, a csörlő működésének és a rakomány mozgatásának kombinációja olyan rezgési profilokat hoz létre, amelyek rövid időre meghaladják a szivattyú állandó állapotú tervezési határértékét. Ezek a tranziensek nem regisztrálódnak meghibásodásként, de mikrokárosodást okoznak, amely a betét teljes élettartama alatt felhalmozódik.

A platform utólagos felszerelésekor megfigyelt leghatékonyabb ellenintézkedés a rezgésszigetelés a rögzítésnél. A tengeri használatra alkalmas rugalmas rögzítések 60-80 százalékkal csökkentik a platform rezgésének átvitelét a berendezés testére. A rögzítések darabonként 200-500 USD-ba kerülnek, és az egyik legjobban megtérülő befektetést jelentik a kazetta élettartamának meghosszabbítása érdekében. Azok az üzemeltetők, akik utólag rugalmas rögzítéseket szerelnek fel, jellemzően 10-15 százalékkal hosszabb élettartamról számolnak be az első cserecikluson belül.

Negyedik stresszor: Daru és csörlő működéséből adódó nyomástranziensek

A daru és csörlő működése során olyan nyomástranziensek keletkeznek, amelyek 30-60 százalékkal meghaladják az állandó üzemi nyomást. A nyomáscsúcsok ezredmásodpercek alatt jelentkeznek, de egyetlen daruciklus alatt sokszor ismétlődnek. Minden egyes tranziens lökésszerű terhelést jelent a patron alkatrészeire, amelyet a laboratóriumi vizsgálatok nem mutatnak ki.

A tengeri hidraulikus rendszerek karbantartási gyakorlatával kapcsolatos mélyebb olvasmányokért látogasson el aISO hidraulikafolyadék tisztasági szabványbiztosítja a fent leírt tengeri olajmintavételi programban használt tisztasági kód keretrendszert.

A lapátcsúcsokra, a nyomólapra és a bütyökgyűrű felületeire gyakorolt ​​több ezer nyomástranziens összetett hatása mérhető a szétszerelési elemzés során. A kiterjedt daruhasználaton átesett patronkészletek jellegzetes kopási mintázatokat mutatnak a nagynyomású nyílás szélén, amelyek állandósult üzemben nem jelennek meg. A kopási minta fokozatosan csökkenti a térfogati hatásfokot, ami a patroncsere keretrendszeréről szóló cikkben tárgyalt három jel egyike.

A daru és csörlő szervizeléséhez hidraulikus egységeket kereső vásárlóknak gondosan kell mérlegelniük az akkumulátor méretezését. A megfelelően méretezett akkumulátorok elnyelik a nyomásingadozásokat és csökkentik a belső alkatrészek lökésszerű terhelését. Az alulméretezett akkumulátorok lehetővé teszik, hogy a tranziensek elérjék a szivattyúházat, és felgyorsítsák a kopást. Az akkumulátor kapacitása és az élettartam közötti összefüggés nem széles körben ismert, de a terepi adatok következetesen azt mutatják, hogy a megfelelő akkumulátorkapacitással rendelkező platformok 15-20 százalékkal hosszabb élettartamot érnek el.

A négy stresszor összetett hatása

A stresszorok nem működnek egymástól függetlenül. Olyan módon hatnak egymásra, amit a laboratóriumi vizsgálatok nem tudnak reprodukálni. A sószennyeződés felgyorsítja a kopást, amit a hőciklusok súlyosbítanak. A rezgés lebontja a tömítéseket, amelyek egyébként távol tartanák a sót. A nyomástranziensek lökésszerű terhelést jelentenek a többi stresszor által már meggyengült alkatrészeknek.

Ez az összetétel az oka annak, hogy egy laboratóriumban 14 000–18 000 órás élettartamra méretezett patron tipikus tengeri használat esetén 6 000–10 000 órát tesz ki. Nincs egyetlen stressztényező, amely megmagyarázná a különbséget. A magyarázatot az összes tényező kölcsönhatása adja.

Azok a platformüzemeltetők, akik megértik ezt az összetett hatást, ennek megfelelően tervezik meg karbantartási programjaikat. Ahelyett, hogy minden egyes stresszort külön kezelnének, a leghatékonyabb karbantartási programok az összeset egyszerre kezelik összehangolt ellenőrzési ciklusok, olajmintavételi protokollok, tömítésfrissítési programok és akkumulátorkapacitás-felülvizsgálatok révén.

A 250-H karbantartási program, amely visszahozza az elveszett életeket

Az általunk elemzett tengeri létesítmények esetében a csapatom következetesen azt tapasztalta, hogy a strukturált 250 órás karbantartási programokkal rendelkező platformok a kazetták 8000–10 000 órás élettartamát érik el, szemben a 6000–8000 órás alapértékkel. A 250 órás intervallum összhangban van a platform tipikus üzemi ciklusaival, és kiszámítható ütemezést biztosít a karbantartó személyzet számára a kritikus ellenőrzési pontokhoz.

A program öt összetevője egyszerű. Először is, olajmintavétel a szivattyúház lefolyójánál és a tartálynál. A mintát részecskeszám, víztartalom és kloridkoncentráció szempontjából elemzik. Az ISO 4406 19/17/14 szabvány feletti részecskeszám esetén a szűrőfejlesztés megkezdődik. A 100 ppm feletti víztartalom esetén a tartály ellenőrzése szükséges. Az 50 ppm feletti kloridkoncentráció esetén a tömítés ellenőrzése szükséges.

Másodszor, a tömítés vizuális ellenőrzése a tengelytömítésnél, a hengerrúd tömítéseinél és a tartály légtelenítőjénél. A sólerakódás, keményedés vagy repedés bármilyen jele azonnali tömítéscserét igényel a tengeri tömítőcsomaggal. Harmadszor, a szűrőelem cseréje fix ütemterv szerint, a nyomásesés jelzésétől függetlenül. Az elemcsere megakadályozza a szűrőbetét karbantartási keretrendszerében korábban tárgyalt fokozatos áramláskorlátozási problémát.

Negyedszer, az akkumulátor előtöltésének ellenőrzése. Az előtöltési nyomás csökkenése az akkumulátor alulméretezésének leggyakoribb oka üzem közben, mivel a nitrogén idővel lassan szivárog. Az éves ellenőrzés még azelőtt feltárja a problémát, mielőtt az felgyorsítaná a patron kopását. Ötödször, a rezgéscsillapítók ellenőrzése. Az edzett vagy repedt rugalmas rögzítések elveszítik szigetelő tulajdonságaikat, és lehetővé teszik, hogy a platform rezgése elérje a szivattyúházat.

Az új platformtelepítésekhez szivattyúkat igénylő vásárlóknak a műszaki beadvány részeként kérniük kell a szivattyúszállítótól a karbantartási program dokumentációját. Azok a beszállítók, akik nem tudnak strukturált karbantartási útmutatást adni a tengeri szolgáltatásokhoz, nem a megfelelő beszállítók ezekhez az igényes alkalmazásokhoz.

Osztályozó Társaság tanúsítványai és azok jelentése

A tengeri platformok üzemeltetői olyan osztályozó társasági tanúsítvánnyal rendelkező szivattyúkat határoznak meg, amelyek megfelelnek a lobogó szerinti állam és a platform üzemeltetőjének beszerzési szabványainak. Az öt leggyakrabban hivatkozott társaság a CCS (Kínai Osztályozó Társaság), a DNV (Det Norske Veritas, Norvégia), az ABS (Amerikai Hajózási Hivatal), a BV (Bureau Veritas, Franciaország) és az LR (Lloyd's Register, Egyesült Királyság).

Minden társaságnak eltérő tesztelési protokolljai, tanúsítási követelményei és megújítási eljárásai vannak. A CCS tanúsítvány jellemzően a kínai zászló alatt működő vagy kínai üzemeltetőkkel együttműködő platformokhoz szükséges. A DNV a leggyakoribb követelmény az északi-tengeri platformok esetében. Az ABS dominál a Mexikói-öbölben. A BV számos nyugat-afrikai és mediterrán műveletet fed le. Az LR az Egyesült Királyság szektorának és a globális tengeri projektek jelentős részét kezeli.

A több tanúsítvánnyal rendelkező beszállítók szélesebb platformskálát tudnak kiszolgálni, de a tanúsítványok nem egyenértékűek. Mindegyik külön tesztelést, külön audit eljárásokat és külön dokumentációt igényel. Öt tanúsítvány fenntartásának költsége nem elhanyagolható, ezért rövid az öttel egyszerre rendelkező beszállítók listája. A Vicks Hydraulic mind az öt tanúsítvánnyal rendelkezik a tengeri patroncsaládra, ami lehetővé teszi számunkra, hogy platformüzemeltetőket szolgáljunk ki a főbb tengeri régiókban.

A T6EEC: A tengeri erőművek igáslova

A T6 család tagjai közül a T6EEC háromrészes konfiguráció a leggyakrabban specifikált a tengeri platformok tápegységeihez és csörlőrendszereihez. A háromrészes kialakítás három szivattyúszakaszt biztosít egyetlen házban, megosztva a bemeneti és kimeneti nyomást a szakaszok között. Ez az architektúra számos, kifejezetten a tengeri alkalmazásokra jellemző előnyt kínál.

A tengeri erőművek motorhajtásait értékelő vásárlók áttekinthetik aEaton hidraulika katalógustengerészeti minősítésű hidraulikus alkatrészek referenciaanyagaihoz.

A háromrészes kialakítás beépített redundanciát biztosít. Ha az egyik szakasz korai kopást mutat, a szivattyú csökkentett kapacitással tovább működik, amíg a karbantartás ütemezett. Ez a redundancia olyan platformokon fontos, ahol a daru- vagy csörlőrendszerek nem tervezett leállása teljesen leállíthatja a működést. Az Északi-tengeren működő üzemeltetők jellemzően a háromrészes kialakításhoz ragaszkodnak a daruk szervizeléséhez, mivel az egyszakaszos meghibásodások azonnali működési és biztonsági kockázatokat jelentenek.

A T6EEC a tengeri daruk és csörlők működtetéséhez szükséges nagy áramlási sebességet is biztosítja anélkül, hogy nagyobb vázszerkezetű szivattyúkra lenne szükség. A nagyobb vázszerkezetű szivattyúk növelik a platform hidraulikus terének súlyát és alapterületét, ami mindkettő jelentős költségekkel jár a tengeri építkezések során. A T6EEC kompaktabb kiszerelésben kínálja az áramlási kapacitást, ami jelentős előnyt jelent a helyszűkében lévő platformelrendezések esetén.

A T6EEC cseréket értékelő platformüzemeltetők számára elengedhetetlen a tengeri tömítőcsomag meghatározása. A standard tömítőcsomag általános ipari használatra minősített nitril elasztomereket használ. A tengeri csomag fluorkarbon elasztomerekre frissíti a betétet. A költségkülönbség a betét árának 10-15 százaléka, de a hasznos élettartam megújulása tengeri körülmények között 30-40 százalék.

Mikor van értelme az utángyártott piacnak, és mikor nem

Az utángyártott patronokkal kapcsolatos viták árnyaltabbak az offshore alkalmazásoknál, mint bármely más szegmensben. Ipari környezetben végigvezettem az ügyfeleket a tulajdonlási költségek kalkulációján, amely jellemzően az OEM-eket részesíti előnyben. Ugyanez a kalkuláció offshore környezetben sokkal egyoldalúbb.

Az offshore körülmények között használt utángyártott patronok jellemzően az eredeti (OEM) élettartamának 50-65 százalékát érik el. Az összetett stresszorok, amelyek már eleve 30-50 százalékkal csökkentik az eredeti (OEM) patronok élettartamát, még nagyobb hatással vannak az utángyártott termékekre. A lapáthegy-hézag, a nyomólap síklapúsága és a felületkezelési tűrések, amelyeket az eredeti (OEM) gyártók szigorú specifikációin belül tartanak, nehezebben tarthatók az utángyártott árszinten.

Amikor egy tengeri platformon a nem tervezett leállás meghaladhatja a napi 100 000 USD-t a kieső termelés és az üzemi készenléti költségek tekintetében, az utángyártott alkatrészek árából származó megtakarítás nem kompenzálja a megnövekedett cseregyakoriságot. Azok az üzemeltetők, akik az utángyártott tengeri alkatrészekre építenek, jellemzően 30-50 százalékkal magasabb teljes kazettaköltséggel szembesülnek egy ötéves időszak alatt az alacsonyabb egységár ellenére.

Az utángyártott megoldások olyan alacsony kritikusságú alkalmazásoknál célszerűek, mint például a kisegítő platformrendszerek, ahol az állásidő elfogadható. Az elsődleges daruk, csörlők és tápegység-alkalmazások esetében az eredetiberendezés-gyártó (OEM) a megfelelő megoldás a tengeren. A matematika kevésbé érdekes, mint az üzemeltetési következmények.

Következtetés: Az offshore-t különálló alkalmazási osztályként kell kezelni

Tapasztalataim szerint az ipari alkalmazásokhoz működő keretrendszer nem alkalmazható közvetlenül a tengeri platformokra. Az üzemidő 30-50 százalékkal alacsonyabb a laboratóriumi értékeknél, olyan okokból, amelyeket az ellenőrzött vizsgálatok nem tudnak feltárni. Azok az üzemeltetők, akik a tengeri megoldásokat különálló alkalmazási osztályként kezelik, saját karbantartási programokkal, saját beszállítói minősítési kritériumokkal és saját teljes tulajdonlási költség számításokkal, következetesen jobb eredményeket érnek el, mint azok, akik ipari kézikönyveket alkalmaznak a platformszolgáltatásokra.

A sószennyeződés, a hőciklusok, a rezgés és a nyomástranziensek kombinációja a tengeri hidraulikus szolgáltatások valósága. Azok a beszállítók, akik ismerik az összes stresszort, és ennek megfelelően tervezik meg termékeiket, dokumentációjukat és támogatási programjaikat, azok, akikkel érdemes együttműködni. A legolcsóbb patron ritkán a megfelelő megoldás a tengeri szolgáltatásokban, és az OEM-prémium könnyebben indokolható, mint bármely más szegmensben.

Ha mérnöki csapata hidraulikus egységeket értékel egy tengeri telepítéshez, vagy a laboratóriumi névleges szint alatti élettartammal küzd, hajózási csapatunk áttekintheti a munkaciklust, és a platformhoz igazított specifikációt javasolhat. Küldje el a munkaprofilt és az aktuális szervizadatokat a következőn keresztül:kapcsolatfelvételi oldal, és az elemzést a külföldi adatbázissal fogjuk lefuttatni. Aműszaki dokumentációs központútmutatást is tartalmaz a tengeri specifikációkról és a 250 órás karbantartási program felépítéséről.