ピーク時の発電所におけるミッションクリティカルなポンプのパフォーマンス保険

Jul 01, 2023

信頼性エンジニアであっても、発電所の購買マネージャーであっても、ミッションクリティカルなアプリケーションのポンプが修理不能であることを知りたくない人はいません。 しかし、これは、ポンプの健全性チェックがまったくスケジュールされていない場合、特に機器の選択が幸運であったため、ポンプが数十年間確実に動作していた場合に発生する可能性があります。

この問題は、電力網が過負荷になった場合に、その管轄区域内の住宅および商業顧客に補助電力を供給するバックアップ電力の主要供給会社で発生しました。

連邦排出基準により電力供給業者に汚染を抑制することが求められたため、プロセス条件は長年にわたって何度も変化しました。 しかし変わっていなかったのは、プラントの 2 つの二軸スクリュー燃料ポンプの信頼性でした。 40 年以上使用されていたにもかかわらず、その間、どちらのポンプも故障していませんでした。 しかし、燃料の粘度はプロセス条件の変化に伴って数十年にわたって数回低下しており、ポンプはこの状況で動作するように設計されていませんでした。

2 つの二軸スクリュー ポンプが 2 つの別々のタービンに燃料を供給し、発電が行われました。 それぞれは個別に実行され、プラントの出力義務を 100% 提供するために一度に必要なのは 1 つだけであり、2 つ目は必要に応じてバックアップでした。 しかし、ポンプの信頼性が高く一貫したパフォーマンスが工場に誤った安心感を与え、予期せぬダウンタイムが発生した場合に対応するための大規模または小規模の修理キットを工場に在庫していませんでした。

二軸スクリューポンプのメーカーは工場全体の監査を実施しました。 評価された要素には、老朽化し​​た機器、ミッションクリティカルなアプリケーション、およびシステムに劇的な変更が加えられたプロセスが含まれます。 これら 3 つの条件がすべて存在する場合、40 年以上経過したポンプの故障までの実行アプローチには重大なリスクが伴います。 部品キットの在庫がなければ、修理の選択肢はさらに限られ、発電所は新しい交換用ポンプを待つ必要が長くなります。

不安定な状況を認識した工場担当者は、サプライヤーの認定サービスセンターと協力して、1979 年に新品で販売された 2 台の二軸スクリューポンプのうち 1 台について、2 週間にわたる包括的な分解、検査、分析を実施しました。分析と結果は、推奨事項とともに行われました。 、以下が含まれます:

ポンプケース

4 つのボア位置すべてに、吸入領域と吐出領域のネジ接触によるかじり領域がありました。 ボア内径は、設計された高公差を最大 0.0085 インチ上回りました。 この本体は鋳鉄製であり、修復することはできませんでした。

推奨事項: 交換してください

回転アセンブリ

スクリュー側面には過度の摩耗が見られ、これはギアに対するスクリューシャフトのタイミングが不適切であることを示していました。 両サイドが接触を見せた。 長軸、短軸ともスクリューの吸込端、吐出端のコーティングが剥がれていました。 これは、ケーシングの穴における上記の激しい接触領域と一致しました。 外径は測定箇所により設計値より大きくなったり小さくなったりします。 これは、側面接触によるネジの表面の磨耗と盛り上がった材料の結果でした。 側面クリアランスは 0.012 インチにも達し、高公差を 0.005 インチ上回っていました。 この追加されたクリアランスにより、動作中に送出される流量が失われます。 タイミングギアには激しいフレッチングの痕跡があり、ギアボアの内径が設計公差を超えていました。

推奨事項: 交換してください。 修理価格は新しいポンプの価格の 60% 以上でした

ベアリングブラケット

前後のベアリングブラケットはシールポートを完全に洗い流すために若干の洗浄が必要でしたが、洗浄とバリ取りを行えばそのまま使用できます。

推奨事項: 再利用

タイミングギヤハウジング&フロントヘッド

これらのアイテムは両方とも、洗浄とバリ取りを行った後、現状の状態で使用できると判断されました。

推奨事項: 再利用

結論: ポンプの監査人は、ネジの不適切なタイミングによりネジの側面に過度の摩耗が発生し、ユニットの経済的な修理ができなくなっていることを発見しました。 タービンは軽燃料油の粘度で作動しました。 燃料油の粘度が 44 セイボルト秒ユニバーサル (SSU)、最高回転数 (rpm) (1,550) での 1,250 フレーム サイズのポンプの最小ピッチ (0.875 インチ)、および差圧が 1,000 ポンド/あたりであると仮定します。平方インチ ゲージ (psig) (銘板に記載)、新しい交換用回転要素、および再利用された本体は、体積効率がわずか 30% で動作するだけであり、体積効率と発熱が過度に損失することになります。

この監査により、工場担当者は次のステップについて知識に基づいた決定を下すことが可能になりました。これには以下が含まれます。

結局のところ、重大な性能損失が依然として残るため、小規模または大規模な修理は発電所のリスクを軽減する効果的な方法とは見なされませんでした。 そこで、組み立て直したポンプを緊急バックアップとして一時的に使用し、新しい二軸スクリューポンプを発注することにしました。 ポンプサプライヤーの認定サービスセンターは、この目的のために 1 週​​間以内にポンプを再組み立てしました。

新しいポンプの設置が成功すると、発電所は 2 台目のユニットをオフラインにして同じプロセスを実行し、同じ結果と成功を収めました。これにより、発電所は、運転失敗のリスクが排除されたという安心感を得ることができました。これから何年も。

オペレーター向けのレッスン

メカニカルシール、ベアリング、ガスケットには寿命があり、定期的かつ継続的な交換が必要であることは周知の事実です。 少量のシール漏れ (シールごとに 1 時間あたり約 10 滴) は正常であり、必要です。 これを超える場合は、修理するか、ポンプの動作条件に適合するシールと交換する必要があります。 ベアリングとガスケットは清掃、バリ取り、潤滑を行い、すべての接続がしっかりしていることを確認するために、騒音や異常な振動、乱暴な動作がないか定期的に検査する必要があります。

しかし、ミッションクリティカルな運用では、ポンプケースと主要な仕組みに関する自由放任アプローチは決して推奨されないことも周知のことです。

ユーザーのポンプを分解、洗浄、検査してもらうことが、コストのかかる故障に遭遇するよりも賢明なアプローチである理由は次のとおりです。

タイミング ギア: 回転アセンブリにおいて、スクリュー ポンプのタイミング ギアは流量性能の中心となります。 設計公差を超え、フレッチングによる損傷が過度に大きい場合は、通常、アセンブリを交換する必要があります。

ポンプとドライバーの調整:調整がずれていると、システムで異常なレベルの振動が発生したり、動作温度に大きな変動が発生したりする可能性があります。

ポンプ本体: 吸入ポートと吐出ポートのネジ接触によるかじり損傷により、ボア サイトが設計公差を超える可能性があります。 復旧が出来ない場合がございます。

摩耗が過度にひどく、ユニットを経済的に修理できない場合は、ポンプを完全に交換することが、最悪の場合の最善の解決策となります。 より良いシナリオでは、プラントが数十年にわたりダウンタイムなしで信頼性の高い稼働を続けてきた場合でも、マイナーキットとメジャーキットの両方を在庫しておくことで危機を救うことができます。

しかし、最終的には、スクリュー ポンプを製造したチームほどそのスクリュー ポンプを知っている人はいません。認定技術者によって実施される健全性チェックは、工場でのクリアランスと機器が構築された設計公差を復元するための準備を整えるため、エンド ユーザーは次の作業に集中できます。彼らが一番得意なことを。

Jim Sorensen は、CIRCOR Industrial Group Americas の米国西部販売マネージャーです。 彼はテキサス A&M 大学で機械工学の学位を取得しており、シックス シグマの黒帯です。 ソレンセンはポンプ業界で 20 年以上の経験があります。 詳細については、www.circorpt.com をご覧ください。