Tilstandsbasert vedlikehold på tørrgasstetninger

摘要

Tørrgasstetninger er mekaniske akseltetninger som er plassert på hver sin side av kompressorhuset for å hindre at gass lekker ut til omgivelsene. Tørrgasstetninger benytter gass som tetningsmedium. Gasslekkasje kontrolleres av et lite, selvregulerende mellomrom som skapes av en roterende og en stasjonær tetningsring.Formålet med denne oppgaven har vært å se på hvordan man kan drive tilstandsbasert vedlikehold av tørrgasstetninger i en sentrifugalkompressor. Til dette er det benyttet en kvalitativ metode, hvor informasjonsgrunnlaget er basert på erfaringer fra en utstyrseier (A/S Norske Shell), en leverandør av tetningssystemer (Eagle Burgmann), og et omfattende litteratursøk rundt tetningsproblematikken. Utgangspunktet for oppgaven har vært eksport gasskompressorene på Nyhamna som eies og driftes av A/S Norske Shell. Oppgaven avgrenses til å omhandle de spesifikke tetningene med tilhørende støttesystemer.Over 80 % av sentrifugalkompressorer som produseres i dag er utstyrt med tørrgass-tetninger, og systemet anses for å være svært pålitelig. Uforutsette feil kan likevel forekomme og potensielt resultere i nedstenging av hele kompressorsystemet. For eksportkompressorer i denne størrelsesorden vil redusert leveringsevne få betydelige økonomiske konsekvenser, og det vil derfor være svært viktig å ha kontroll på nedetiden. Kontaminering av tettegassen viser seg å være den største trusselen for tørrgassystemet. Her er ufiltrert prosessgass og smøreolje hovedkildene til kontamineringen. Kontaktskade og forskyvning av tetningsflatene tillater økende mengde gass å strømme over tetningsflatene, og resulterer dermed i redusert tetningsevne. Andre årsaker til tetningssvikt er slitasje av labyrinttetninger og væskedannelse i systemet. En kompressor som går for full effekt og kjøres kontinuerlig er lite utsatt for tetningsproblemer. Usammenhengende kjøring og avbrutte operasjoner er uheldige operasjonstilstander for tetningssystemet. Videre viser det seg at antall start og stopp øker sannsynligheten for tetningsproblemer betraktelig, både med tanke på kontaminering og generell slitasje av tetningskomponenter. For å ha kontroll på tetningens tilstand under ulike operasjonstilstander, vil tilstandsovervåkning være en mulig løsning. Vedlikeholdet utføres da basert på utstyrets tilstand. Denne teknikken går under tilstandsbasert vedlikehold, og er en metode som brukes for å redusere usikkerheten ved vedlikeholdsaktiviteter. Når utstyret fraviker fra sin normale tilstand skal dette trigge det man i oppgaven definerer som tilstandsbasert feildiagnostikk. Dette forutsetter at utstyret har identifiserbare symptomer som kan si noe om tilstanden.For å identifisere symptomer for feilmoden «Gass lekker ut av systemet», for de ulike tetningskomponentene, ble analysemetoden FMSA (Feilmode Symptom Analyse) benyttet. For å utføre analysen ble en kunnskapsbasert tilnærming valgt. Analysen krever tilgang på gode utstyrsdata. Informasjonsgrunnlaget ble dannet gjennom samtaler med teknisk personell, utstyrseier, leverandør og resultatene fra litteratursøket. Analysen kan kort oppsummeres ved å presentere sammenhengen mellom identifiserte symptom og årsaker. Klammeparentesen indikerer mulige årsaker til tetningsfeil for kombinasjonene av symptomer.Tabell 1: Oppsummering av analysenSymptomBeskrivelsePrimær-tetningSekundær-tetningBarriere-tetning(1)Forandring i differensialtrykk over filterXX(2)Trykk inn på primærtetning er lavtXX(3)Strømning inn på primærtetning er lavtXX(4)Økt strømning i primærventilasjonXX(5)Økt trykk i primærventilasjonXX(6)Temperaturøkning over tetningsflaterXX(7)Lav temperatur på prosessgassX(8)Smøreolje i sekundærventilasjonXX(9)Lavt trykk på buffergass XX(10)Lav temperatur på buffergassX(1) ∩ (2)∩ (3)= {Høy motstand over filter}(2) ∩ (3)= {█(Uttakstrykket ikke høyt nok@Høy motstand i systemet@Feiljusterte ventiler@Feil på antisurge ventil)}(2)∩(7) ={Væskedannelse i systemet}(4) ∩ (5)= {Feil på primærtetning}(4)∩(5)∩(6)= {█(Kontaktskade mellom tetningsflater@Feil på primærtetning)}(4)= {Kontakt mellom tetningsflater}(4)∩ (5)∩(8)={Feil på sekundærtetning}(8) = {Feil på barrieretetning}På bakgrunn av analyseresultatene foreslås tiltak som har til hensikt å redusere tetningssvikt ved hjelp av et proaktivt vedlikehold. Anbefalingene er kategorisert etter design, drift og vedlikehold av tetningssystemet. Utforming og tilpasning av tetningssystemetSekundær kilde til tettegass for å unngå kontamineringTrykkutligningsvolum for bedre kontroll på trykkvariasjonerKoalescerfilter og dreneringsventiler ved fare for væskedannelseInstallere aktuelle alarmer for overvåking av utstyrets tilstandDrift av kompressorsystemetUnngå start og stopp, i størst mulig grad, for å redusere sannsynligheten for kontamineringUnngå å kjøre på redusert effekt for å redusere sannsynligheten for kontamineringFastsatte prosedyrer for håndtering av kompressorsystemet ved uforutsett driftsstansVedlikehold av tetningssystemetOvervåke filterManuell kontroll av filterOvervåke temperatur på tetningskomponenterOvervåke trykk og strømning i primærventilasjonOvervåke trykk på buffergass