Operaterji redno kontaktirajo mojo ekipo z frustrirajočim vzorcem: vložek z lopaticami, ki v laboratorijskem testnem okolju zdrži 14.000 ur, na platformi odpove v 6.500 urah. Črpalka je istega modela. Nazivne specifikacije se ujemajo. Profil delovnega tlaka je znotraj objavljenih omejitev. Vendar je razlika v življenjski dobi resnična in dosledna v celotnem segmentu.

Dovolj časa sem posvetil servisnim klicem na platformo in razstavljanju po okvari, da bi razumel, zakaj pride do te vrzeli, in rad bi delil svoje znanje o osnovnih vzrokih. Ne gre za en sam vzrok. Gre za kopičenje stresorjev, ki jih laboratorijsko testiranje bodisi poenostavi bodisi v celoti izpusti. Ta članek na podlagi terenskih podatkov, ki smo jih zbrali na morskih objektih v Severnem morju, Mehiškem zalivu in na obali Zahodne Afrike, predstavlja te stresorje in vzdrževalne postopke, ki povrnejo večino izgubljene življenjske dobe.

Kaj laboratorijski testi dejansko potrjujejo

Proizvajalci hidravličnih črpalk ocenjujejo življenjsko dobo kartuše na podlagi standardiziranega testiranja, ki sledi standardu ISO 4391 in protokolom, specifičnim za proizvajalca. Preskusna naprava uporablja čisto hidravlično olje, filtrirano po standardu ISO 4406 18/16/13 ali boljšem, deluje pri konstantnem ciljnem tlaku in pretoku, vzdržuje temperaturo olja v ozkem območju in deluje neprekinjeno brez vibracij ali zunanjih mehanskih obremenitev.

Kupci, ki primerjajo različne serije črpalk za uporabo na morju, si lahko ogledajoDružina kartuš serije Vskupaj s platformo T6, da se določi prava konfiguracija za specifične zahteve platforme.

V teh nadzorovanih pogojih kartuša z eno črpalko T6 dosledno zagotavlja od 14.000 do 18.000 obratovalnih ur, preden se pojavijo trije signali za zamenjavo. Laboratorijski test služi resničnemu namenu: potrjuje meje zasnove, doslednost proizvodnje in nazivno zmogljivost v celotni družini izdelkov. Tako proizvajalci kot kupci se zanašajo na te številke pri načrtovanju zmogljivosti in napovedovanju zamenjav.

Laboratorijski test pa ne zajame kumulativnega učinka več stresorjev, ki delujejo hkrati v resničnih instalacijah. Vsak posamezen stresorjev je lahko znotraj meja načrtovanja. Vendar pa skupni vpliv pospeši obrabo precej dlje, kot lahko napove kateri koli posamezen laboratorijski test. Okolje morske ploščadi je eden od bolj obremenjujočih primerov tega kumulativnega učinka.

Stresor številka ena: Poti onesnaženja s soljo

Sol vstopa v hidravlični sistem po več poteh, ki jih laboratorijski testi ne obravnavajo. Najpogostejša so poškodovana tesnila, zlasti okoli tesnil gredi, tesnil batnic valjev in odzračevalnikov rezervoarjev. Zrak, nasičen s soljo, in morski sprej prodirata na te točke pod pogoji na ploščadi in vnašata kloridne ione v olje.

Za upravljavce platform, ki ocenjujejo nadomestne črpalke v celotnem portfelju pomorskih izdelkov,družina krilnih motorjevdopolnjuje linijo črpalk T6 s pomožnimi motornimi pogoni za sisteme pozicioniranja.

Ko so delci soli enkrat v olju, delujejo kot abrazivni onesnaževalci, ki pospešujejo obrabo konic krilc, tlačne plošče in površin odmičnih obročev. Mehanska obraba zaradi soli je vidni način odpovedi, vendar kloridni ioni spodbujajo tudi elektrokemično korozijo na površinah ležajev in tesnilih gredi. Ta korozija redko povzroči takojšnjo odpoved, vendar skrajša življenjsko dobo ležajev in tesnil, kar povzroči sekundarne odpovedi, ki presegajo sam vložek.

Paketi za tesnjenje morskih površin, ki so na voljo zaČrpalke serije T6Uporabljajte fluoroogljikove elastomere, odporne na izpostavljenost soli. Ti materiali so dražji od standardnih nitrilnih tesnil, vendar v morskem okolju podaljšajo življenjsko dobo tesnila za 3- do 5-krat. Kupci, ki naročajo črpalke za platforme na morju, morajo vedno potrditi izbiro tesnilnega paketa, saj so standardna tesnila privzeta v mnogih konfiguracijah izdelkov, razen če so izrecno nadgrajena.

Poleg tesnil je filter za odzračevanje rezervoarja pogosta pot kontaminacije v napravah na morju. Standardni odzračevalniki odstranijo delce, ne pa tudi hlapov soli. Na voljo so specializirani ladijski odzračevalniki z medijem za lovljenje soli, ki stanejo od 50 do 150 USD na enoto. Za upravljavce platform, ki upravljajo več črpalk, je nadgradnja odzračevalnikov v celotni floti ena od naložb v vzdrževanje z najvišjim donosom.

Stresor dva: Toplotno cikliranje zaradi občasnega delovanja

Hidravlični sistemi ploščadi redko delujejo neprekinjeno. Delovanje žerjava se med premikanjem tovora ciklično vklaplja in izklaplja. Vitli se na kratko vklopijo med rokovanjem ali pozicioniranjem sidra. Pogonske enote lahko med obratovalnimi dogodki mirujejo več ur. Vsak cikel zagona in izklopa povzroči toplotni prehod, ki ga mora vložek absorbirati.

Kupci, ki raziskujejo zanesljivost črpalk na morju, se lahko sklicujejo naEvropska zveza za ravnanje z materialistandardi za opremo za ravnanje z materiali, ki se uporablja v pomorskih in na odprtem morju.

Pri ocenjevanju protokolov laboratorijskih testov sem ugotovil, da se temperatura olja vzdržuje v območju od 10 do 15 stopinj Celzija okoli načrtovane ciljne vrednosti. Na platformah na morju se temperatura olja v tipičnem 24-urnem obdobju niha od 30 do 50 stopinj Celzija. Pogoji hladnega zagona z oljem pri sobni temperaturi drugače obremenjujejo konice lopatic kot pri ustaljenem delovanju. Različno toplotno raztezanje med rotorjem, odmičnim obročem in tlačno ploščo povzroča mikropremike na kontaktnih površinah, ki pospešujejo obrabo.

Problem toplotnega cikliranja se stopnjuje na platformah s hladnim podnebjem, kot so tiste v Severnem morju. Olje pri hladnem zagonu pri 5 stopinjah Celzija v primerjavi s stabilnim stanjem pri 60 stopinjah Celzija pomeni, da se komponente kartuš v vsakem operativnem ciklu nihajo za 55 stopinj. Upravljavci platform v teh regijah poročajo o življenjski dobi kartuš na spodnjem koncu območja delovanja na morju, pogosto pod 7000 urami.

Kupci, ki naročajo črpalke za platforme v hladnem podnebju, naj zahtevajo funkcije za upravljanje temperature, kot so ogrevani rezervoarji, obtočne črpalke, ki vzdržujejo minimalno temperaturo olja med mirovanjem, in materiali kartuš, primerni za delovanje pri nizkih temperaturah. Te funkcije povečajo stroške črpalke za 5 do 10 odstotkov, vendar povrnejo 15 do 25 odstotkov življenjske dobe, ki se izgubi zaradi termičnega cikliranja.

Tretji stresor: Vibracije zaradi delovanja valov in delovanja žerjava

Platforme na morju so izpostavljene stalnim nizkofrekvenčnim vibracijam zaradi delovanja valov, stikov med ladjo in platformo ter delovanja žerjavov. Amplituda vibracij se razlikuje glede na zasnovo platforme in stanje morja, vendar je vedno prisotna in se nikoli ne simulira v laboratorijskih testih.

Protokoli za testiranje delovanja hidravličnih sistemov ISO, na katere se sklicuje ta članek, so dokumentirani na spletni straniKatalog standardov ISO, ki zagotavlja metodologijo testiranja, ki jo proizvajalci uporabljajo za trditve o nazivni življenjski dobi.

Neprekinjene nizkofrekvenčne vibracije pospešujejo mehansko obrabo ležajnih površin, tesnil gredi in stičišča med kartušo in ohišjem. Notranje komponente krilne črpalke so odvisne od natančnih zračnosti, za katere zasnova predvideva, da jih bodo vzdržale v ustaljenih pogojih. Vibracije uvajajo dinamične obremenitve, ki spreminjajo zračnosti za majhne, ​​a pomembne vrednosti. V tisočih obratovalnih urah je kumulativni učinek pospešena obraba vseh vmesnih površin.

Delovanje žerjava povzroča prehodne vibracije z visoko amplitudo, ki so še bolj škodljive kot neprekinjene vibracije ploščadi. Kombinacija nihanja žerjava, delovanja vitla in premikanja tovora ustvarja vibracijske profile, ki za krajša obdobja presegajo mejo ustaljenega stanja črpalke. Ti prehodni pojavi se ne zaznajo kot okvare, vendar pustijo mikro poškodbe, ki se kopičijo skozi celotno življenjsko dobo kartuše.

Najučinkovitejši protiukrep, ki sem ga opazil pri naknadni vgradnji platform, je izolacija vibracij pri pritrditvi. Prožne nosilce, namenjene za uporabo v pomorstvu, zmanjšajo prenos vibracij platforme na ohišje opreme za 60 do 80 odstotkov. Nosilci stanejo od 200 do 500 USD na enoto in predstavljajo eno od naložb z najvišjim donosom za podaljšanje življenjske dobe kartuše. Operaterji, ki naknadno vgradijo prožne nosilce, običajno poročajo o 10 do 15 odstotkih daljši življenjski dobi v prvem ciklu zamenjave.

Stresor štiri: Prehodni tlaki zaradi delovanja žerjava in vitla

Delovanje žerjava in vitla povzroča prehodne tlačne spremembe, ki presegajo ustaljeni obratovalni tlak za 30 do 60 odstotkov. Tlačne konice se pojavijo v milisekundah, vendar se med enim ciklom žerjava večkrat ponovijo. Vsaka prehodna sprememba povzroči udarno obremenitev komponent kartuše, ki je laboratorijski testi ne zajamejo.

Za podrobnejše branje o praksah vzdrževanja ladijskih hidravličnih sistemov glejteStandard ISO za čistočo hidravlične tekočinezagotavlja okvir kodeksa čistoče, ki se uporablja v zgoraj opisanem programu vzorčenja nafte na morju.

Seštevanje učinkov tisočih tlačnih prehodnih sprememb na konice lopatic, tlačno ploščo in površine odmičnih obročev je mogoče izmeriti z analizo razstavljanja. Kompleti kartuš, ki so bili deležni obsežnega servisiranja z žerjavom, kažejo značilne vzorce obrabe na robu visokotlačnega priključka, ki se ne pojavljajo v ustaljenem stanju. Vzorec obrabe postopoma zmanjšuje volumetrični izkoristek, kar je eden od treh signalov, ki sem jih obravnaval v članku o okviru za zamenjavo kartuš.

Kupci, ki izbirajo hidravlične enote za uporabo z žerjavi in ​​vitli, morajo skrbno oceniti velikost akumulatorja. Pravilno dimenzionirani akumulatorji absorbirajo tlačne prehodne nihanja in zmanjšajo udarno obremenitev notranjih komponent. Premajhni akumulatorji omogočajo, da prehodna nihanja dosežejo ohišje črpalke in pospešijo obrabo. Razmerje med kapaciteto akumulatorja in življenjsko dobo ni splošno znano, vendar terenski podatki dosledno kažejo, da imajo platforme z ustrezno kapaciteto akumulatorja od 15 do 20 odstotkov daljšo življenjsko dobo.

Učinek seštevanja štirih stresorjev

Stresorji ne delujejo neodvisno. Med seboj se seštevajo na načine, ki jih laboratorijski testi ne morejo ponoviti. Onesnaženje s soljo pospešuje obrabo, ki jo termično cikliranje še poslabša. Vibracije uničijo tesnila, ki bi sicer preprečevala vdor soli. Prehodni tlačni pojavi povzročajo udarne obremenitve na komponente, ki so že oslabljene zaradi drugih stresorjev.

Zaradi te mešanice kartuša, ki je v laboratoriju ocenjena na 14.000 do 18.000 ur delovanja, v tipični uporabi na morju zagotavlja 6.000 do 10.000 ur delovanja. Noben posamezen stresor ne pojasni te vrzeli. Razlaga je v interakciji vseh dejavnikov.

Operaterji platform, ki razumejo ta učinek seštevanja, ustrezno oblikujejo svoje programe vzdrževanja. Namesto da bi obravnavali vsak stresor posebej, najučinkovitejši programi vzdrževanja obravnavajo vse hkrati z usklajenimi cikli pregledov, protokoli vzorčenja olja, programi nadgradnje tesnil in pregledi zmogljivosti akumulatorjev.

Program vzdrževanja 250-Hthe, ki povrne izgubljena življenja

V vseh analiziranih objektih na morju je moja ekipa dosledno ugotavljala, da platforme s strukturiranimi 250-urnimi vzdrževalnimi programi dosegajo življenjsko dobo kartuš v razponu od 8000 do 10.000 ur in ne od 6000 do 8000 ur, kot je izhodiščno stanje. Interval 250 ur se ujema s tipičnimi operativnimi cikli platforme in vzdrževalnim ekipam daje predvidljivo frekvenco za kritične točke pregleda.

Pet komponent programa je preprostih. Najprej se odvzame vzorec olja na odtoku ohišja črpalke in v rezervoarju. Vzorec se analizira glede števila delcev, vsebnosti vode in koncentracije kloridov. Število delcev nad standardom ISO 4406 19/17/14 sproži nadgradnje filtracije. Vsebnost vode nad 100 ppm sproži pregled rezervoarja. Koncentracije kloridov nad 50 ppm sprožijo pregled tesnil.

Drugič, vizualni pregled tesnila na gredi, tesnilih batnice valja in odzračevalniku rezervoarja. Vsak znak nabiranja soli, strjevanja ali razpok sproži takojšnjo zamenjavo tesnila s paketom tesnil za plovila. Tretjič, zamenjava filtracijskega elementa po fiksnem urniku, ne glede na indikacijo padca tlaka. Zamenjava elementa preprečuje težavo s postopnim omejevanjem pretoka, ki je bila obravnavana prej v okviru vzdrževanja kartuše.

Četrtič, preverjanje predpolnjenja akumulatorja. Izguba predtlaka je najpogostejši vzrok za premajhno dimenzioniranje akumulatorja med uporabo, saj dušik sčasoma počasi pušča. Letno preverjanje odkrije težavo, preden pospeši obrabo kartuše. Petič, pregled vibracijskih nosilcev. Utrjeni ali razpokani prožni nosilci izgubijo svoje izolacijske lastnosti in omogočajo, da vibracije platforme dosežejo ohišje črpalke.

Kupci, ki naročajo črpalke za nove namestitve na ploščadi, morajo od dobavitelja črpalk zahtevati dokumentacijo programa vzdrževanja kot del paketa tehnične dokumentacije. Dobavitelji, ki ne morejo zagotoviti strukturiranih navodil za vzdrževanje za storitve na morju, niso pravi dobavitelji za te zahtevne aplikacije.

Certifikati klasifikacijskega društva in kaj pomenijo

Operaterji platform na morju določijo črpalke s certifikati klasifikacijskih zavodov, ki ustrezajo standardom države zastave in javnih naročil operaterja platforme. Pet najpogosteje omenjenih zavodov je CCS (Kitajski klasifikacijski zavod), DNV (Det Norske Veritas, Norveška), ABS (Ameriški urad za ladijski promet), BV (Bureau Veritas, Francija) in LR (Lloyd's Register, Združeno kraljestvo).

Vsako društvo ima različne protokole testiranja, zahteve za certificiranje in postopke podaljšanja. Certifikat CCS je običajno potreben za platforme, ki delujejo pod kitajsko zastavo ali sodelujejo s kitajskimi operaterji. DNV je najpogostejša zahteva za platforme v Severnem morju. ABS prevladuje v Mehiškem zalivu. BV pokriva številne operacije v zahodni Afriki in Sredozemlju. LR upravlja pomemben delež projektov na morju v britanskem sektorju in po svetu.

Dobavitelji z več certifikati lahko služijo širšemu naboru platform, vendar certifikati niso enakovredni. Vsak zahteva ločeno testiranje, ločene revizijske postopke in ločeno dokumentacijo. Stroški vzdrževanja petih certifikatov niso zanemarljivi, zato je seznam dobaviteljev, ki imajo vseh pet hkrati, kratek. Vicks Hydraulic ohranja vseh pet certifikatov za družino ladijskih kartuš, kar nam omogoča, da služimo operaterjem platform v glavnih priobalnih regijah.

T6EEC: Delovni konj priobalnih elektrarn

Med člani družine T6 je trojna konfiguracija T6EEC najpogosteje določena za pogonske enote na morskih platformah in sisteme vitlov. Trojna zasnova zagotavlja tri črpalne sekcije v enem ohišju, pri čemer se vhodni in izhodni tlak delita med sekcijami. Ta arhitektura ponuja več prednosti, značilnih za uporabo na morju.

Kupci, ki ocenjujejo motorne pogone za priobalne elektrarne, si lahko ogledajoEatonov katalog hidravličnih sistemovza referenčne materiale o hidravličnih komponentah, namenjenih za uporabo v pomorstvu.

Trojsekcijska zasnova zagotavlja vgrajeno redundanco. Če se en del prezgodaj obrabi, črpalka med načrtovanim vzdrževanjem še naprej deluje z zmanjšano zmogljivostjo. Ta redundanca je pomembna na platformah, kjer lahko nenačrtovani izpadi sistemov žerjavov ali vitlov popolnoma ustavijo delovanje. Operaterji v Severnem morju običajno vztrajajo pri trosekcijskih zasnovah za servisiranje žerjavov, ker okvare enega dela ustvarjajo takojšnja operativna in varnostna tveganja.

T6EEC zagotavlja tudi visoke pretoke, potrebne za delovanje žerjavov in vitlov na morju, ne da bi se bilo treba zateči k črpalkam z večjim okvirjem. Črpalke z večjim okvirjem povečajo težo in površino hidravličnega prostora platforme, kar pri gradnji na morju prinaša znatne stroške. T6EEC zagotavlja pretočno zmogljivost v bolj kompaktni obliki, kar je pomembna prednost pri postavitvah platform z omejenim prostorom.

Za upravljavce platform, ki ocenjujejo zamenjave T6EEC, je bistvenega pomena navedba paketa tesnil za morsko uporabo. Standardni paket tesnil uporablja nitrilne elastomere, namenjene splošni industrijski uporabi. Paket za morsko uporabo se v celotnem vložku nadgradi na fluoroogljikove elastomere. Razlika v ceni je od 10 do 15 odstotkov cene vložka, vendar je podaljšanje življenjske dobe v pogojih na morju od 30 do 40 odstotkov.

Kdaj je poprodajni trg smiseln in kdaj ne

Razprava o kartušah za nadomestni trg je v tujini bolj niansirana kot v katerem koli drugem segmentu uporabe. V industrijskih okoljih sem strankam predstavil matematiko stroškov lastništva, ki običajno daje prednost proizvajalcem originalne opreme. Ista matematika v tujini je veliko bolj enostranska.

Nadomestne kartuše v pogojih na morju običajno dosežejo od 50 do 65 odstotkov življenjske dobe originalnih kartuš. Sestavljeni stresorji, ki že tako ali tako skrajšajo življenjsko dobo originalnih kartuš za 30 do 50 odstotkov, imajo še večji vpliv na nadomestne izdelke. Odmik konice lopatice, ravnost tlačne plošče in tolerance površinske obdelave, ki jih proizvajalci originalne opreme določajo v okviru strogih specifikacij, je pri nadomestnih cenah težje vzdrževati.

Ko lahko nenačrtovani izpadi na morski platformi presežejo 100.000 USD na dan zaradi izgubljene proizvodnje in stroškov obratovalnega mirovanja, prihranki zaradi premije za poprodajne storitve ne nadomestijo povečane pogostosti zamenjav. Operaterji, ki standardizirajo poprodajne storitve na morskem trgu, se v petih letih običajno soočajo s 30 do 50 odstotki višjimi skupnimi stroški kartuš kljub nižji ceni na enoto.

Pot do poprodajnih storitev je smiselna v aplikacijah z nizko kritičnostjo, kot so pomožni sistemi platform, kjer je izpad sprejemljiv. Za primarne aplikacije žerjavov, vitlov in pogonskih enot je originalna oprema (OEM) prava rešitev na morju. Matematika je manj zanimiva kot operativne posledice.

Zaključek: Obravnavanje offshore dejavnosti kot ločenega razreda uporabe

Po mojih izkušnjah se okvir, ki deluje za industrijske aplikacije, ne prenese neposredno na platforme za delo na morju. Življenjska doba je za 30 do 50 odstotkov nižja od laboratorijskih ocen iz razlogov, ki jih nadzorovano testiranje ne zajame. Operaterji, ki delo na morju obravnavajo kot ločen razred aplikacij z lastnimi programi vzdrževanja, lastnimi merili za kvalifikacijo dobaviteljev in lastnimi izračuni skupnih stroškov lastništva, dosledno dosegajo boljše rezultate kot tisti, ki za storitve na platformah uporabljajo industrijske priročnike.

Kombinacija onesnaženja s soljo, termičnega cikliranja, vibracij in tlačnih prehodov je realnost hidravličnih storitev na morju. Dobavitelji, ki razumejo vse stresorje in ustrezno oblikujejo svoje izdelke, dokumentacijo in podporne programe, so dobavitelji, s katerimi se je vredno sodelovati. Najcenejša kartuša je redko prava rešitev pri storitvah na morju, premija proizvajalca originalne opreme pa je lažje upravičiti kot v katerem koli drugem segmentu.

Če vaša inženirska skupina ocenjuje hidravlične enote za namestitev na morju ali se sooča z življenjsko dobo pod laboratorijsko določenimi ravnmi, lahko naša pomorska ekipa pregleda delovni cikel in priporoči specifikacijo, prilagojeno platformi. Pošljite profil delovanja in trenutne servisne podatke prekkontaktna stran, in analizo bomo izvedli v zbirki podatkov iz tujine.center za tehnično dokumentacijoVsebuje tudi smernice o pomorskih specifikacijah in strukturi 250-urnega programa vzdrževanja.