پایش وضعیت کمپرسور (مثال واقعی)

پایش وضعیت کمپرسور (مثال واقعی)

در مقاله پیش رو علت افزایش دمای یاتاقان کمپرسور واحد اورهٔ در پتروشیمی با استفاده از آنالیز فرکانسی، نمودار اربیت و آنالیز روغن بررسی شده است.

هر سیستم دینامیکی، الکتریکی، هیدرولیکی یا حرارتی دارای علائم مشخصه‌ای است که وضعیت عادی آن دستگاه را حین کار نشان می‌دهد.

تغییر این علائم مشخصه، هرچند به‌اندازۀ کم، می‌تواند نشانه‌ای از بروز اشکال و خرابی در سیستم باشد.

منظور از CM، تعیین وضعیت سیستم یا اندازه‌گیری علائم مشخصۀ آن و بهره‌گیری از این اطلاعات برای پیش‌بینی خرابی سیستم است.

روش CM دارای مزایای گوناگونی است که هر یک می‌تواند انگیزه‌ای برای اجرا کردن این سیستم در یک واحد صنعتی باشد.

مهم‌ترین اهدافی که از اجرای این روش دنبال می‌گردد، به شرح زیر است:

• به حداقل رساندن تعداد دفعات توقف ماشین‌آلات
• کاهش دادن زمان توقف ماشین‌آلات
• کاهش مصرف قطعات یدکی
• کاهش هزینه
• افزایش کیفیت محصول
• بالا بردن ایمنی و ضریب اطمینان ماشین‌آلات

اجزای تشکیل‌دهندۀ CM عبارت از سخت‌افزار، نرم‌افزار و کارشناس و تکنیک‌های CM نیز مشتمل بر ارتعاشات، آنالیز روغن، ترموگرافی، صوت، تست غیر مخربNDT، تحلیل جریان و عملکرد می‌باشد.

شرح وضعیت دستگاه

کمپرسور واحد اورهٔ مجتمع پتروشیمی یک کمپرسور چهار مرحله‌ای بود که فشرده‌سازی Co2 در پروسۀ تولید اوره را انجام میدهد.

در شکل شمارۀ 1، تصویر این کمرسور به همراه شکل شماتیک دستگاه و نقاط اندازه‌گیری ارتعاشات و دما مشخص شده است.

شکل 1

در جدول شمارۀ 1 مشخصات کمپرسور ملاحظه می‌گردد.

جدول 1

شرح عیب

ابتدا مقدار دمای تراست بیرینگ کمپرسور HP (TI60100A&B) به‌صورت نگران‌کننده‌ای از 104 درجه به 115 درجه سانتی‌گراد افزایش یافت.

سپس دمای این یاتاقان به مقدار 133 درجۀ سانتی‌گراد، که مقدار H-H ترانسیمتر دما رسید

و باعث تریپ خوردن کمپرسور گردید.

شکل 2

پایش وضعیت کمپرسور و تحلیل منحنی اربیت

اربیت به مدار حرکت شفت درون بیرینگ گفته می‌شود.

برای رسم آن وجود دو سنسور جابجایی که به‌صورت عمود بر هم در محفظۀ بیرینگ نصب ‌شده، نیاز است.

با حذف محور زمان از دو موج ارتعاش و ترکیب دامنه‌ها در یک منحنی واحد، منحنی اربیت حاصل می شود.

تشخیص عیوب مختلف از طریق شکل منحنی اربیت (شکل‌ شمارۀ 3):

نامیزانی جرمی (Unbalance)، میس الاینمنت(Misalignment)، تماس فیزیکی (Rub)، اشکال سطحی روی شفت در ناحیۀ قرارگیری سنسور و ناپایداری فیلم روغن (Whirl Oil)

شکل 3

جهت بررسی بیشتر نمودار اربیت (شکل شمارۀ 4) این تجهیز نیز مورد بررسی قرار گرفت.

شکل شمارۀ 4 – نمودار اربیت کمپرسور

پایش وضعیت کمپرسور و تحلیل طیف فرکانسی

با بررسی نمودارترند ارتعاشات در اتاق کنترل (Online) و در اندازه‌گیری در سایت (Offline) مشکل مکانیکی در طیف فرکانسی (شکل‌ شمارۀ 5) مشاهده نگردید.

شکل شمارۀ 5

پایش وضعیت کمپرسور و آنالیز روغن

یکی از روش‌های پایش وضعیت که در اکثر ماشین‌ها اهمیت فوق‌العاده‌ای دارد آنالیز روغن است.

این پتروشیمی جهت اجرای هر چه بهتر برنامۀ OCM نمونه‌گیری و تست‌های روتین روغن را به شرح ذیل اجرا نمود:

• نمونه‌گیری از مخزن و مسیر روغن برگشت از هر یک از یاتاقان های با تناوب ماهیانه با حجم 100cc جهت تست انجام روتین A مشتمل بر:

• آنالیز عنصری
• ویسکوزیته در 40C
• آزمایش شاخص فرسایش ذرات آهنی (Particle Quantifier) یا آزمایش PQ
• آزمایش فروگرافی مستقیم (Direct Reading Ferrography) یا آزمایش DRF
• عدد اسیدی TAN
• آزمایش PA
• آلودگی آب (کارل فیشر)

• نمونه‌گیری از مخزن با تناوب شش ماهه با حجم یک لیتر جهت انجام تست‌های روتین B مشتمل بر کلیۀ تست‌های روتین A به‌اضافۀ تست‌های زیر:

• آزمایش Foaming
• آزمایش Air Release
• آزمایش RUST preventing
• آزمایش Copper Strip Corrosion
• آزمایش RBOT
• آزمایش مواد محلول در پنتان و مواد نامحلول در تالوئن

به کمک  آنالیز روغن می‌توان مشخصه‌های فیزیکی روغن، آلاینده‌ها و ذرات سایش موجود در آن را مشخص کرد.

ازآنجایی‌که روغن این کمپرسور در آخرین آنالیز شرایط کاملاً خوب و ایده­‌آلی داشت،

بحث نامرغوب بودن روغن نیز منتفی گردید.

پس از باز کردن کمپرسور در قسمت تراست بیرینگ

و در جای که دمای کمپرسور افزایش و باعث تریپ شده بود (TI60100A&B)

روی تراست بیرینگ روغن سوخته مشاهده گردید. احتمالاً وارنیش.

تعریف لجن و وارنیش

محصولات تخریب روانکار که به‌صورت فیلم نازکی از مواد نامحلول روی سطوح داخلی ماشین می‌نشیند لجن و وارنیش نامیده می‌شوند.

محصولات جانبی حاصل از تجزیۀ روغن که با نام آلودگی‌های نرم نیز شناخته می‌شوند،

دارای خاصیت قطبی‌اند و با محیط غیر­قطبی روانکار ناسازگارند، لذا جذب سطوح دی پلار فلزی می‌شوند.

این محصولات عموماً در روغن پایدار نیستند و به تشکیل رسوب و جدا­ شدن از تودۀ روغن تمایل دارند.

در موارد معینی رسوبات روی سطوح ماشین، دقیقاً در مکانی که روغن در آن تخریب شده تشکیل می‌شوند.

در بعضی موارد دیگر، روغن در یک محل از بین می‌رود،

اما محصولات نامحلول ناشی از تخریب آن همراه با سیال به مکان‌های دیگر می‌رود و روی سطوح تشکیل رسوب می‌دهد.

با گذشت زمان، بعضی رسوبات تحت اثر دما، حالت پوشش لعاب مانندی (enamel) را پیدا می‌کنند.

جدول 2

در شکل‌ شماره 6 تصویر گرفتگی واکس روی تراست بیرینگ ملاحظه می‌گردد.

شکل 6

در ادامه قطعات مکانیکی کمپرسور با دقت بررسی گردید ولی مشکلی مشاهده نشد.

پس از پالیشکاری تراست بیرینگ مجدداً کمپرسور استارت شد.

این مسئله با شرکت سازندۀ روغن مطرح گردید،

و در نهایت تصمیم بر آن شد که تست وارنیش روغن نیز انجام گیرد.

نتیجۀ تست وارنیش Membrane patch colorimetry (MPC) ASTM D7843 نیز وضعیت مناسب روغن را نشان داد (شکل شمارۀ 7).

شکل 7

نتیجه‌گیری

ازآنجایی‌که نمودارهای ارتعاشی و اربیت مشکل مکانیکی را نشان نمی‌دهد و آنالیز روغن صحت و سلامت روغن را تأیید می‌کند، احتمال آن می‌رود که واکس گرفتگی روغن در اثر شرایط نامناسب بهره‌برداری یا مشکلات بالانس درام در یک مقطع زمانی load بیش‌ازاندازه به کمپرسور و از بین رفتن فیلم روغن در قسمت تراست بیرینگ باعث بالا رفتن دما شده باشد. از طرفی اگر مشکل پدیدۀ وارنیش باشد، بایستی در دیگر بیرینگ­های تجهیز نیز این پدیده اتفاق بیفتد.

منبع: حسین صادقی نصب، سعید لنجابی، مجید مرادی گلشیخ،”عیب یابی کمپرسور C-6001 واحد اوره یک مجتمع پتروشیمی پردیس با استفاده از آنالیز فرکانسی، اربیت شفت و آنالیز روغن “، هفتمین کنفرانس تخصصی پایش وضعیت و عیب ­یابی ماشین آلات، جزیره کیش، دانشگاه صنعتی شریف، پردیس بین الملل اسفند 1391