La pompa per residui di vuoto grezzi subisce guasti ripetuti

Jan 21, 2024

Un impianto di lavorazione del greggio di una raffineria ha un'unità di vuoto del greggio in funzione dal 2014. Ogni treno di lavorazione è dotato di due pompe per residui di vuoto di fondo da 460 kilowatt (kW). La pompa è del tipo monostadio con portata nominale di 638 metri cubi orari (m3/h), prevalenza differenziale di 205 m ed una temperatura di esercizio di circa 360 C.

Questo servizio è impegnativo considerando la temperatura elevata e gli ambienti di contenimento del greggio. La pompa in questione ha sofferto di problemi di vibrazioni e guasti riparativi sin dalla messa in servizio nel 2014. Le operazioni sul campo hanno segnalato una recente interruzione della pompa, che ha messo fuori servizio una delle pompe in funzione a causa delle elevate vibrazioni.

Sono state condotte analisi approfondite e risoluzione dei problemi che hanno rivelato che i difetti di progettazione e funzionamento influivano sull'affidabilità della pompa.

Le tendenze di funzionamento della pompa sono state esaminate e confrontate con la curva del produttore. L'analisi del funzionamento della pompa ha rivelato che tutte le pompe con lo stesso design funzionavano a una portata inferiore a quella nominale, quasi il 50% del punto di migliore efficienza (BEP). Questa operazione a basso flusso ha evidenziato un problema di sovradimensionamento delle apparecchiature, che ha contribuito alla bassa affidabilità delle pompe. Inoltre, l’andamento generale delle vibrazioni ha mostrato un graduale aumento delle vibrazioni dell’involucro dalla messa in servizio.

Le pompe sono state smontate per dare un'occhiata più da vicino ai componenti guasti. Sono state effettuate le seguenti risultanze:

È stata riscontrata un'erosione nel lato di aspirazione e di scarico della girante a causa del ricircolo a basso flusso di aspirazione e scarico.

C'era una grave corrosione sulla girante.

Il materiale della girante è stato controllato ed è risultato essere ghisa nodulare austenitica A439 dell'American Society for Testing and Materials (ASTM).

L'anello di usura della girante del lato conduttore è stato grippato con l'anello di usura del corpo.

Mancava l'anello di usura della girante del lato opposto alla trasmissione.

Il corpo della pompa, realizzato in A487 CA6NM, era in buone condizioni e non sono stati riscontrati segni di corrosione o erosione.

Il funzionamento della pompa a flusso basso, lontano dal BEP, ha creato stress sulle pompe e ha introdotto il ricircolo di aspirazione e scarico, come evidenziato nei risultati delle ispezioni della girante.

Inoltre, il materiale di costruzione della pompa era in discussione a causa della corrosione riscontrata sulla girante. La girante è realizzata in ghisa ASTM 439; il servizio pompato è petrolio greggio in un'unità a vuoto che contiene zolfo elementare che può causare corrosione ad alte temperature. La quantità di zolfo totale in un petrolio greggio dipende dal giacimento petrolifero e varia dallo 0,05% al ​​14%. Valori di zolfo pari allo 0,2% sono sufficienti per creare corrosione da solforazione negli acciai semplici e a bassa lega.1

ASTM 439 contiene dall'1,75% al ​​2,75% di cromo, secondo le curve McConomy modificate al di sotto della velocità di corrosione prevista a una temperatura operativa di 360 C, superiore a 0,1 millimetri (mm)/anno senza considerare altri fattori come la velocità del fluido e le particelle erosive in i servizi. Tutto quanto sopra ha creato e accelerato un ambiente corrosivo.

Il primo suggerimento è quello di migliorare le condizioni operative della pompa per farla funzionare più vicino ai parametri di progetto. In secondo luogo, il materiale della girante dovrebbe essere aggiornato almeno al grado A487 CA6NM con una percentuale di cromo più elevata (dall'11% al 14%), che avrà una migliore resistenza alla corrosione ed eliminerà le carenze di materiale.

Luai A. Al-Fayez è uno specialista di pompe con 25 anni di esperienza con Saudi Aramco. Possiede il certificato ISO 18736 CAT III per le vibrazioni.

Abdul-Mohsin Buluwi ha conseguito una laurea in ingegneria meccanica presso la King Fahad University of Petroleum and Minerals. È un ingegnere di apparecchiature rotanti che lavora con il dipartimento di servizi di consulenza di Saudi Aramco. Per ulteriori informazioni, visitare il sito www.aramco.com.