Вакуумный насос для сырой нефти периодически выходит из строя

Jan 21, 2024

На нефтеперерабатывающем заводе с 2014 года работает вакуумная установка для сырой нефти. Каждая линия переработки оснащена двумя остаточными вакуумными насосами мощностью 460 киловатт (кВт). Насос одноступенчатый с номинальной производительностью 638 кубических метров в час (м3/ч), перепадом напора 205 м и рабочей температурой около 360 С.

Эта услуга является сложной задачей, учитывая высокую температуру и условия хранения сырой нефти. С момента ввода в эксплуатацию в 2014 году рассматриваемый насос страдал от проблем с вибрацией и ремонтных сбоев. Эксплуатация месторождения сообщила о недавнем отключении насоса, в результате которого один из работающих насосов был выведен из строя из-за высокой вибрации.

Была проведена всесторонняя проверка и поиск неисправностей, в результате которых были выявлены конструктивные и эксплуатационные недостатки, влияющие на надежность насоса.

Тенденции работы насоса были рассмотрены и сопоставлены с кривой производителя. Анализ работы насосов показал, что все насосы одной и той же конструкции работали с расходом ниже номинального, почти на 50 % от точки наилучшего КПД (BEP). Эта операция с низким расходом выявила проблему габаритов оборудования, которая способствовала низкой надежности насосов. Кроме того, общие тенденции вибрации показали постепенное увеличение вибрации корпуса с момента ввода в эксплуатацию.

Насосы были демонтированы, чтобы поближе рассмотреть вышедшие из строя компоненты. Были сделаны следующие выводы:

На рабочем колесе была обнаружена эрозия на стороне всасывания и нагнетания из-за рециркуляции низкого расхода на всасывании и нагнетании.

На крыльчатке была сильная коррозия.

Материал рабочего колеса был проверен и оказался аустенитным чугуном с шаровидным графитом Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM) A439.

Компенсационное кольцо крыльчатки на приводной стороне зацепилось за щелевое кольцо корпуса.

Компенсационное кольцо крыльчатки на неприводной стороне отсутствовало.

Корпус насоса, изготовленный из A487 CA6NM, был в хорошем состоянии, следов коррозии и эрозии обнаружено не было.

Работа насоса при низком расходе, вдали от BEP, создавала нагрузки на насосы и вызывала рециркуляцию всасывания и нагнетания, как показали результаты проверок рабочего колеса.

Кроме того, под вопросом оказался материал конструкции насоса из-за коррозии, обнаруженной на рабочем колесе. Рабочее колесо изготовлено из чугуна ASTM 439; перекачиваемая жидкость представляет собой сырую нефть в вакуумной установке, содержащую элементарную серу, которая может вызвать коррозию при высоких температурах. Количество общей серы в сырой нефти зависит от месторождения и варьируется от 0,05% до 14%. Всего лишь 0,2% содержания серы достаточно, чтобы вызвать сульфидейтивную коррозию в простых и низколегированных сталях.1

ASTM 439 содержит от 1,75% до 2,75% хрома, согласно модифицированным кривым Маккономи, ниже ожидаемой скорости коррозии при рабочей температуре 360 C, превышающей 0,1 миллиметра (мм)/год, без учета каких-либо других факторов, таких как скорость жидкости и эрозионные частицы в услуги. Все вышеперечисленное создало и ускорило коррозионную среду.

Первое предложение – улучшить условия работы насоса, приблизив его к проектным параметрам. Во-вторых, материал рабочего колеса должен быть повышен до класса CA6NM как минимум A487 с более высоким процентом хрома (от 11% до 14%), что обеспечит лучшую коррозионную стойкость и устранит дефицит материала.

Луай А. Аль-Файез — специалист по насосам с 25-летним опытом работы в Saudi Aramco. Он имеет сертификат ISO 18736 CAT III по вибрации.

Абдул-Мохсин Булуви получил степень бакалавра машиностроения в Университете нефти и полезных ископаемых имени короля Фахда. Он инженер вращающегося оборудования, работающий в отделе консалтинговых услуг Saudi Aramco. Для получения дополнительной информации посетите www.aramco.com.