Prevádzkovatelia pravidelne kontaktujú môj tím s frustrujúcim vzorcom: lamelová kazeta, ktorá v laboratórnom testovacom zariadení vydrží 14 000 hodín, zlyhá po 6 500 hodinách na platforme. Čerpadlo je rovnakého modelu. Menovité špecifikácie sa zhodujú. Profil prevádzkového tlaku spadá do publikovaných limitov. Rozdiel v životnosti je však reálny a konzistentný v celom segmente.

Strávil som dostatok času servisnými výjazdmi na platformy a demontážami po poruche, aby som pochopil, prečo k tomuto nedostatku dochádza, a rád by som sa podelil o to, čo som sa dozvedel o základných príčinách. Nie je to jediná príčina. Je to akumulácia stresorov, ktoré laboratórne testovanie buď zjednodušuje, alebo úplne vynecháva. Tento článok sa zaoberá týmito stresormi a postupmi údržby, ktoré obnovujú väčšinu stratenej životnosti, na základe údajov z terénu, ktoré sme zhromaždili na pobrežných inštaláciách v Severnom mori, Mexickom zálive a pri pobreží západnej Afriky.

Čo laboratórne testy skutočne potvrdzujú

Výrobcovia hydraulických čerpadiel hodnotia životnosť kazety na základe štandardizovaného testovania, ktoré sa riadi normou ISO 4391 a protokolmi špecifickými pre výrobcu. Testovacie zariadenie používa čistý hydraulický olej filtrovaný podľa normy ISO 4406 18/16/13 alebo vyššej, pracuje pri konštantnom cieľovom tlaku a prietoku, udržiava teplotu oleja v úzkom pásme a beží nepretržite bez vibrácií alebo vonkajšieho mechanického namáhania.

Kupujúci, ktorí porovnávajú rôzne série čerpadiel pre použitie na mori, si môžu pozrieťRodina kaziet série Vpopri platforme T6 s cieľom identifikovať správnu konfiguráciu pre špecifické požiadavky platformy.

Za týchto kontrolovaných podmienok poskytuje jednočerpacia kazeta T6 konzistentne 14 000 až 18 000 prevádzkových hodín, kým sa objavia tri signály výmeny. Laboratórny test slúži skutočnému účelu: overuje konštrukčné rezervy, konzistentnosť výroby a menovitý výkon v rámci celej produktovej rady. Výrobcovia aj zákazníci sa na tieto čísla spoliehajú pri plánovaní kapacity a prognózovaní výmeny.

Laboratórny test však nezachytáva kumulatívny účinok viacerých stresorov pôsobiacich súčasne v reálnych inštaláciách. Každý jednotlivý stresor môže byť v rámci projektovanej medze. Kombinovaný vplyv však urýchľuje opotrebovanie oveľa viac, ako dokáže predpovedať akýkoľvek jeden laboratórny test. Prostredie pobrežnej plošiny je jedným z najdrsnejších príkladov tohto zloženého efektu.

Stresor jedna: Cesty kontaminácie soľou

Soľ sa do hydraulického systému dostáva niekoľkými cestami, ktoré laboratórne testy nezahŕňajú. Najčastejším problémom sú poškodené tesnenia, najmä okolo tesnení hriadeľov, tesnení tyčí valcov a odvzdušňovacích otvorov nádrží. Vzduch a morská voda s obsahom soli prenikajú do týchto bodov za podmienok na plošine a zavádzajú chloridové ióny do oleja.

Pre prevádzkovateľov plošín, ktorí hodnotia náhradné čerpadlá v celom portfóliu námorných produktov,rodina lopatkových motorovdopĺňa rad čerpadiel T6 o pomocné motorové pohony pre polohovacie systémy.

Keď sa častice soli dostanú do oleja, pôsobia ako abrazívne nečistoty, ktoré urýchľujú opotrebovanie hrotov lopatiek, prítlačnej dosky a povrchov vačkových krúžkov. Mechanické opotrebenie spôsobené soľou je viditeľným spôsobom poruchy, ale chloridové ióny tiež podporujú elektrochemickú koróziu na povrchoch ložísk a tesneniach hriadeľa. Táto korózia zriedkavo spôsobuje okamžité zlyhanie, ale skracuje životnosť ložísk a tesnení, čím vytvára sekundárne poruchy okrem samotnej kazety.

Balíky na utesňovanie morských plôch dostupné preČerpadlá série T6Používajte fluórované uhľovodíkové elastoméry určené na vystavenie soli. Tieto materiály sú drahšie ako štandardné nitrilové tesnenia, ale v morskom prostredí predlžujú životnosť tesnenia 3 až 5-krát. Kupujúci, ktorí si vyberajú čerpadlá pre pobrežné platformy, by si mali vždy overiť výber tesniaceho balíka, pretože štandardné tesnenia sú predvolenou súčasťou mnohých konfigurácií produktov, pokiaľ nie sú výslovne modernizované.

Okrem tesnení je odvzdušňovací filter zásobníka bežnou cestou kontaminácie v pobrežných inštaláciách. Štandardné odvzdušňovacie filtre odstraňujú častice, ale nie soľné výpary. K dispozícii sú špecializované námorné odvzdušňovacie filtre s médiom zachytávajúcim soli, ktoré stoja 50 až 150 USD za kus. Pre prevádzkovateľov plošín, ktorí prevádzkujú viacero čerpadiel, je modernizácia odvzdušňovacích filtrov v celej flotile jednou z najnávratnejších dostupných investícií do údržby.

Stresor dva: Tepelné cykly z prerušovanej prevádzky

Hydraulické systémy plošiny zriedka fungujú nepretržite. Žeriav sa striedavo zapína a vypína, keď sa náklad pohybuje. Navijaky sa krátko zapínajú počas manipulácie s kotvami alebo ich umiestňovania. Pohonné jednotky môžu medzi jednotlivými prevádzkovými udalosťami stáť hodiny nečinné. Každý cyklus spustenia a vypnutia vytvára tepelný prechod, ktorý musí kazeta absorbovať.

Kupujúci, ktorí skúmajú spoľahlivosť čerpadiel na mori, sa môžu odvolať naEurópska federácia pre manipuláciu s materiálminormy pre zariadenia na manipuláciu s materiálom používané v námornom a pobrežnom prostredí.

Z mojich skúseností s hodnotením protokolov laboratórnych testov som zistil, že teplota oleja sa udržiava v pásme 10 až 15 stupňov Celzia okolo cieľovej hodnoty. Na pobrežných plošinách dochádza k výkyvom teploty oleja o 30 až 50 stupňov Celzia počas typického 24-hodinového obdobia. Podmienky studeného štartu s olejom pri okolitej teplote namáhajú konce lopatiek inak ako v ustálenom stave. Rozdielna tepelná rozťažnosť medzi rotorom, vačkovým krúžkom a prítlačnou doskou vytvára mikropohyby na kontaktných plochách, ktoré urýchľujú opotrebovanie.

Problém s tepelnými cyklami sa zhoršuje na plošinách v chladnom podnebí, ako sú tie v Severnom mori. Ropa pri studenom štarte pri 5 stupňoch Celzia oproti ustálenému stavu pri 60 stupňoch Celzia znamená, že komponenty kaziet zažívajú pri každom prevádzkovom cykle výkyv 55 stupňov. Prevádzkovatelia plošín v týchto regiónoch hlásia životnosť kaziet na spodnej hranici rozsahu prevádzky na mori, často pod 7 000 hodín.

Kupujúci, ktorí si špecifikujú čerpadlá pre platformy v chladnom podnebí, by si mali vyžiadať funkcie tepelného manažmentu, ako sú vyhrievané nádrže, obehové čerpadlá, ktoré udržiavajú minimálnu teplotu oleja počas prestojov, a materiály vložiek určené pre prevádzku pri nízkych teplotách. Tieto funkcie zvyšujú cenu čerpadla o 5 až 10 percent, ale pokrývajú 15 až 25 percent životnosti stratenej v dôsledku tepelných cyklov.

Stresor číslo tri: Vibrácie spôsobené vlnením a prevádzkou žeriavu

Pobrežné plošiny zažívajú nepretržité nízkofrekvenčné vibrácie spôsobené pôsobením vĺn, rozhraniami medzi loďou a plošinou a prevádzkou žeriavu. Amplitúda vibrácií sa líši v závislosti od konštrukcie plošiny a stavu mora, ale je vždy prítomná a nikdy nie je simulovaná v laboratórnych testoch.

Protokoly testovania výkonu hydraulických systémov podľa normy ISO, na ktoré sa odkazuje v tomto článku, sú zdokumentované na adreseKatalóg noriem ISO, ktorá poskytuje metodiku testovania, ktorú výrobcovia používajú na stanovenie menovitej životnosti.

Nepretržité nízkofrekvenčné vibrácie urýchľujú mechanické opotrebovanie ložísk, tesnení hriadeľa a rozhrania medzi kazetou a telesom. Vnútorné komponenty lamelového čerpadla sa spoliehajú na presné vôle, ktoré konštrukcia predpokladá, že udržia v ustálených podmienkach. Vibrácie zavádzajú dynamické zaťaženia, ktoré menia vôle o malé, ale významné hodnoty. Počas tisícok prevádzkových hodín je kumulatívnym efektom zrýchlené opotrebovanie všetkých povrchov rozhrania.

Prevádzka žeriavu vytvára prechodné vibrácie s vysokou amplitúdou, ktoré sú ešte škodlivejšie ako nepretržité vibrácie plošiny. Kombinácia kývania žeriavu, prevádzky navijaka a pohybu nákladu vytvára vibračné profily, ktoré krátkodobo prekračujú ustálenú konštrukčnú hranicu čerpadla. Tieto prechodné javy sa nezaznamenajú ako poruchy, ale zanechávajú mikropoškodenia, ktoré sa počas prevádzkovej životnosti kazety hromadia.

Najúčinnejším protiopatrením, ktoré som pozoroval pri dodatočných montážach plošín, je izolácia vibrácií pri montáži. Pružné montážne prvky určené pre námornú prevádzku znižujú prenos vibrácií plošiny na telo zariadenia o 60 až 80 percent. Montážne prvky stoja 200 až 500 USD za kus a predstavujú jednu z najnávratnejších investícií na predĺženie životnosti kazety. Prevádzkovatelia, ktorí dodatočne namontujú odolné montážne prvky, zvyčajne hlásia o 10 až 15 percent dlhšiu životnosť už v prvom cykle výmeny.

Stresor štyri: Prechodové tlakové zmeny z prevádzky žeriavu a navijaka

Prevádzka žeriavu a navijaka spôsobuje tlakové prechody, ktoré prekračujú ustálený prevádzkový tlak o 30 až 60 percent. Tlakové skoky sa vyskytujú v priebehu milisekúnd, ale počas jedného cyklu žeriavu sa mnohokrát opakujú. Každý prechod vytvára rázové zaťaženie komponentov kazety, ktoré laboratórne testy nezachytia.

Podrobnejšie informácie o postupoch údržby lodných hydraulických systémov nájdete vNorma ISO pre čistotu hydraulickej kvapalinyposkytuje rámec kódexu čistoty používaný v programe odberu vzoriek ropy na mori opísanom vyššie.

Kombinovaný efekt tisícok tlakových prechodov na hroty lopatiek, prítlačnú dosku a povrchy vačkových krúžkov je merateľný pri analýze demontáže. Súpravy kaziet, ktoré prešli rozsiahlym servisom žeriavom, vykazujú charakteristické vzory opotrebenia na okraji vysokotlakového portu, ktoré sa neobjavujú v ustálenom stave prevádzky. Vzor opotrebenia postupne znižuje objemovú účinnosť, čo je jeden z troch signálov, ktoré som uviedol v článku o rámcovom riešení výmeny kaziet.

Kupujúci, ktorí si vyberajú hydraulické jednotky pre žeriavy a navijaky, by mali starostlivo zvážiť dimenzovanie akumulátorov. Správne dimenzované akumulátory absorbujú tlakové prechody a znižujú rázové zaťaženie vnútorných komponentov. Poddimenzované akumulátory umožňujú prechodovým javom dosiahnuť telo čerpadla a urýchľujú opotrebovanie. Vzťah medzi kapacitou akumulátora a životnosťou nie je všeobecne známy, ale údaje z praxe neustále ukazujú, že platformy s dostatočnou kapacitou akumulátora majú o 15 až 20 percent dlhšiu životnosť.

Efekt zloženia štyroch stresorov

Stresové faktory nefungujú nezávisle. Navzájom sa spájajú spôsobmi, ktoré laboratórne testy nedokážu reprodukovať. Kontaminácia soľami urýchľuje opotrebovanie, ktoré zhoršuje tepelná cyklizácia. Vibrácie narúšajú tesnenia, ktoré by inak zabránili vniknutiu soli. Tlakové prechody spôsobujú rázové zaťaženie komponentov, ktoré sú už oslabené ostatnými stresormi.

Toto zloženie je dôvodom, prečo kazeta s životnosťou 14 000 až 18 000 hodín v laboratóriu poskytuje 6 000 až 10 000 hodín v typickej prevádzke na mori. Žiadny jednotlivý stresor nevysvetľuje tento rozdiel. Vysvetlenie spočíva v interakcii všetkých faktorov.

Prevádzkovatelia plošín, ktorí chápu tento zložený efekt, navrhujú svoje programy údržby podľa toho. Namiesto samostatného riešenia každého stresora sa najefektívnejšie programy údržby zaoberajú všetkými súčasne prostredníctvom koordinovaných kontrolných cyklov, protokolov odberu vzoriek oleja, programov modernizácie tesnení a kontrol kapacity akumulátorov.

Program údržby 250-H, ktorý obnovuje stratené životy

V rámci analyzovaných inštalácií na mori môj tím opakovane zistil, že platformy so štruktúrovanými programami údržby 250 hodín dosahujú životnosť kaziet v rozmedzí 8 000 až 10 000 hodín, a nie 6 000 až 8 000 hodín, ako je základná hodnota. Interval 250 hodín zodpovedá typickým prevádzkovým cyklom platformy a poskytuje údržbárskym tímom predvídateľnú frekvenciu pre kritické body kontroly.

Päť zložiek programu je jednoduchých. Po prvé, odber vzoriek oleja na odtoku skrine čerpadla a v nádrži. Vzorka sa analyzuje na počet častíc, obsah vody a koncentráciu chloridov. Počet častíc nad normou ISO 4406 19/17/14 spúšťa modernizáciu filtrácie. Obsah vody nad 100 ppm spúšťa kontrolu nádrže. Koncentrácie chloridov nad 50 ppm spúšťajú kontrolu tesnenia.

Po druhé, vizuálna kontrola tesnenia hriadeľa, tesnení ojnice valca a odvzdušňovača nádrže. Akékoľvek známky nahromadenia soli, stvrdnutia alebo praskania vedú k okamžitej výmene tesnenia pomocou tesniaceho balíka pre námorné použitie. Po tretie, výmena filtračného prvku podľa pevného harmonogramu bez ohľadu na indikáciu poklesu tlaku. Výmena prvku zabraňuje problému s postupným obmedzovaním prietoku, ktorý bol spomenutý vyššie v rámci údržby filtračnej vložky.

Po štvrté, overenie predbežného naplnenia akumulátora. Strata predbežného tlaku je najčastejšou príčinou poddimenzovania akumulátora počas prevádzky, pretože dusík časom uniká pomaly. Ročné overenie odhalí problém skôr, ako urýchli opotrebovanie kazety. Po piate, kontrola vibračných uložení. Stvrdnuté alebo prasknuté pružné uloženie stráca svoje izolačné vlastnosti a umožňuje vibráciám plošiny dosiahnuť telo čerpadla.

Kupujúci, ktorí špecifikujú čerpadlá pre nové inštalácie na plošinách, by si mali od dodávateľa čerpadiel vyžiadať dokumentáciu k programu údržby ako súčasť balíka technických ponúk. Dodávatelia, ktorí nedokážu poskytnúť štruktúrované pokyny k údržbe pre služby na mori, nie sú pre tieto náročné aplikácie vhodnými dodávateľmi.

Certifikácie klasifikačnej spoločnosti a čo znamenajú

Prevádzkovatelia pobrežných plošín špecifikujú čerpadlá s certifikáciami klasifikačných spoločností, ktoré zodpovedajú štandardom štátu vlajky a obstarávania prevádzkovateľa platformy. Päť najčastejšie uvádzaných spoločností je CCS (China Classification Society), DNV (Det Norske Veritas, Nórsko), ABS (American Bureau of Shipping), BV (Bureau Veritas, Francúzsko) a LR (Lloyd's Register, Spojené kráľovstvo).

Každá spoločnosť má odlišné testovacie protokoly, certifikačné požiadavky a postupy obnovy. Certifikácia CCS sa zvyčajne vyžaduje pre platformy prevádzkované pod čínskou vlajkou alebo spolupracujúce s čínskymi prevádzkovateľmi. DNV je najbežnejšou požiadavkou pre platformy v Severnom mori. ABS dominuje v Mexickom zálive. BV pokrýva mnoho operácií v západnej Afrike a Stredomorí. LR sa zaoberá významným podielom projektov v britskom sektore a globálnych offshore projektoch.

Dodávatelia s viacerými certifikáciami môžu slúžiť širšej škále platforiem, ale tieto certifikácie nie sú rovnocenné. Každá si vyžaduje samostatné testovanie, samostatné audítorské postupy a samostatnú dokumentáciu. Náklady na udržiavanie piatich certifikácií nie sú triviálne, a preto je zoznam dodávateľov, ktorí majú všetkých päť súčasne, krátky. Spoločnosť Vicks Hydraulic si udržiava všetkých päť certifikácií pre rodinu námorných kaziet, čo nám umožňuje slúžiť prevádzkovateľom platforiem v hlavných pobrežných regiónoch.

T6EEC: Ťažný kôň pobrežných energetických jednotiek

Spomedzi členov rodiny T6 je trojsekčná konfigurácia T6EEC najčastejšie špecifikovaná pre energetické jednotky pobrežných plošín a navijakové systémy. Trojitá konštrukcia poskytuje tri čerpacie sekcie v jednom kryte, pričom medzi sekciami sa rozdeľuje vstupný a výstupný tlak. Táto architektúra ponúka niekoľko výhod špecifických pre pobrežnú prevádzku.

Kupujúci, ktorí hodnotia motorové pohony pre pobrežné energetické jednotky, si môžu pozrieťHydraulický katalóg Eatonpre referenčné materiály o hydraulických komponentoch určených pre námorné použitie.

Trojsekčná konštrukcia poskytuje zabudovanú redundanciu. Ak jedna sekcia vykazuje predčasné opotrebenie, čerpadlo pokračuje v prevádzke so zníženou kapacitou, kým je naplánovaná údržba. Táto redundancia je dôležitá na platformách, kde neplánované prestoje žeriavových alebo navijakových systémov môžu úplne zastaviť prevádzku. Prevádzkovatelia v Severnom mori zvyčajne trvajú na trojsekčných konštrukciách pre žeriavové služby, pretože poruchy jednej sekcie vytvárajú okamžité prevádzkové a bezpečnostné riziká.

Model T6EEC tiež poskytuje vysoké prietoky potrebné pre operácie s žeriavmi a navijakmi na mori bez nutnosti použitia čerpadiel s väčším rámom. Čerpadlá s väčším rámom zvyšujú hmotnosť a zaberajú miesto v hydraulickej plošine, čo so sebou prináša značné náklady pri výstavbe na mori. Model T6EEC poskytuje prietok v kompaktnejšom prevedení, čo je významnou výhodou pri usporiadaní plošín s obmedzeným priestorom.

Pre prevádzkovateľov plošín, ktorí hodnotia náhrady za T6EEC, je nevyhnutné špecifikovať tesniaci balík pre námorné použitie. Štandardný tesniaci balík používa nitrilové elastoméry určené pre všeobecné priemyselné použitie. Námorný balík sa v celej kazete upgraduje na fluorouhlíkové elastoméry. Rozdiel v nákladoch je 10 až 15 percent ceny kazety, ale predĺženie životnosti je v morských podmienkach 30 až 40 percent.

Kedy má aftermarket zmysel a kedy nie

Diskusia o náhradných dieloch na trhu s kazetami je v zahraničí komplexnejšia ako v ktoromkoľvek inom segmente aplikácií. V priemyselnom prostredí som zákazníkom vysvetlil náklady na vlastníctvo, ktoré zvyčajne zvýhodňujú výrobcov originálnych dielov (OEM). Tá istá matematika v zahraničí je oveľa jednostrannejšia.

Náhradné diely v pobrežných podmienkach zvyčajne dosahujú 50 až 65 percent životnosti originálnych dielov (OEM). Kombinované stresové faktory, ktoré už aj tak znižujú životnosť originálnych dielov (OEM) o 30 až 50 percent, majú ešte väčší vplyv na náhradné diely. Vôľa hrotu lopatiek, rovinnosť prítlačnej dosky a tolerancie povrchovej úpravy, ktoré výrobcovia originálnych dielov (OEM) dodržiavajú v rámci prísnych špecifikácií, sa pri cene náhradných dielov ťažšie dodržiavajú.

Keď neplánované prestoje na pobrežnej platforme môžu presiahnuť 100 000 USD za deň v stratenej produkcii a nákladoch na prevádzkovú pohotovosť, úspory z prémií na trhu s náhradnými dielmi nekompenzujú zvýšenú frekvenciu výmen. Prevádzkovatelia, ktorí štandardizujú popredajné služby na pobreží, zvyčajne čelia o 30 až 50 percent vyšším celkovým nákladom na kazety počas päťročného obdobia, a to aj napriek nižšej jednotkovej cene.

Cesta popredajných dielov má zmysel v aplikáciách s nízkou kritickou hodnotou, ako sú napríklad pomocné platformové systémy, kde sú prestoje prijateľné. Pre primárne aplikácie žeriavov, navijakov a pohonných jednotiek je OEM správnou odpoveďou na mori. Matematika je menej zaujímavá ako prevádzkové dôsledky.

Záver: Zaobchádzanie s offshore projektmi ako so samostatnou aplikačnou triedou

Podľa mojich skúseností sa rámec, ktorý funguje pre priemyselné aplikácie, nedá priamo preniesť na offshore platformy. Životnosť je o 30 až 50 percent nižšia ako v laboratóriu z dôvodov, ktoré kontrolované testovanie nezachytáva. Prevádzkovatelia, ktorí vnímajú offshore platformy ako samostatnú triedu aplikácií s vlastnými programami údržby, vlastnými kritériami kvalifikácie dodávateľov a vlastnými výpočtami celkových nákladov na vlastníctvo, dosahujú konzistentne lepšie výsledky ako tí, ktorí na servis platformy uplatňujú priemyselné postupy.

Kombinácia kontaminácie soľami, tepelných cyklov, vibrácií a tlakových prechodov je realitou hydraulických služieb na mori. Dodávatelia, ktorí rozumejú všetkým stresorom a podľa toho navrhujú svoje produkty, dokumentáciu a podporné programy, sú dodávatelia, s ktorými sa oplatí spolupracovať. Najlacnejšia kazeta je v hydraulických službách na mori zriedkakedy tou správnou odpoveďou a prémia OEM je ľahšie odôvodnená ako v ktoromkoľvek inom segmente.

Ak vaša inžinierska skupina vyhodnocuje hydraulické jednotky pre inštaláciu na mori alebo má problémy s životnosťou pod laboratórnymi úrovňami, náš námorný tím môže posúdiť pracovný cyklus a odporučiť špecifikáciu prispôsobenú platforme. Pošlite profil prevádzky a aktuálne servisné údaje prostredníctvomkontaktná stránkaa analýzu spustíme v offshore databáze.centrum technickej dokumentácieobsahuje aj usmernenia týkajúce sa námorných špecifikácií a štruktúry 250-hodinového programu údržby.