Zapobieganie pęknięciom nadciśnieniowym pompy odśrodkowej

Rysunek: Schemat wzrostu ciśnienia przy zamkniętym zaworze spowodowanego zamknięciem zaworu tłocznego, skutkującego pęknięciem obudowy pompy i wyrzuceniem medium

Większość pęknięć korpusu pompy wynika z zastoju (wzrostu ciśnienia przy zamkniętym zaworze), błędnego zdalnego uruchomienia i awarii automatycznych blokad. W tym artykule omówiono scenariusze ręcznego, zdalnego i automatycznego uruchamiania/zatrzymywania, aby wyjaśnić weryfikację zaworów, procedury operacyjne i konserwację blokad oprzyrządowania, zapobiegając w ten sposóbpompa odśrodkowaprzypadki pęknięć pod ciśnieniem.Teffikozawsze stawiał na pierwszym miejscu bezpieczeństwo pracy pomp odśrodkowych i zapewnia pełne wskazówki dotyczące bezpiecznej obsługi i konserwacji w przypadku ryzyka pęknięcia korpusu pompy. Aby zasadniczo uniknąć takich incydentów, nie można polegać wyłącznie na ochronie sprzętu; weryfikacja zaworu, zdalne potwierdzenie i automatyczne zarządzanie blokadami muszą być stosowane przy każdej operacji uruchamiania/zatrzymywania.

Podstawowe przyczyny pęknięcia pompy

Brak ciśnienia (działanie przy zamkniętym zaworze) jest fizyczną przyczyną zdecydowanej większości pęknięć korpusu pompy, a automatyczne systemy sterowania zwiększają to ryzyko:

• Uruchamiając pompę przy zamkniętych zaworach wlotowym i wylotowym, wirnik w sposób ciągły miesza uwięzioną ciecz; energia mechaniczna zamieniana jest na ciepło, ciecz odparowuje i wzrasta ciśnienie, które w krótkim czasie przekracza ciśnienie znamionowe korpusu pompy;
• Gdy pompa jest uruchamiana zdalnie z centralnej sterowni, operatorzy nie mogą potwierdzić stanu zaworów na miejscu, co ułatwia uruchomienie na ślepo po konserwacji, gdy zawory nie zostały zresetowane;
• Gdy nastąpi automatyczny rozruch wywołany poziomem, zawory rurociągu mogą być nadal zamknięte w celu konserwacji, a pompa będzie wówczas pracować pod ciśnieniem, gdy nikogo nie będzie na miejscu;
• Blokady niskiego przepływu i wysokiej temperatury, które nie są skalibrowane przez dłuższy czas, nie chronią, a system nie może automatycznie wyłączyć się i uwolnić ciśnienia po nadciśnieniu.

Studium przypadku wypadku przemysłowego

W małej i średniej wielkości zbiorniku magazynującym surowce chemiczne, po zakończeniu konserwacji pompy odśrodkowej do transportu zbiornika magazynowego, ekipa konserwacyjna przywróciła sprzęt, ale zapomniała otworzyć zawór spustowy, a następnie przełączyła pompę w tryb automatyczny. Pompa uruchamiała się i zatrzymywała automatycznie na podstawie sygnałów poziomu w zbiorniku, gdy na miejscu nie było nikogo. Kiedy poziom w zbiorniku wzrósł do ustawionej wartości wyzwalającej, system PLC automatycznie uruchomił pompę odśrodkową. Ciecz w zamkniętej komorze pompy była stale mieszana przez wirnik; w ciągu zaledwie 90 sekund medium szybko się nagrzało i odparowało, a ciśnienie wewnątrz pompy stale rosło. Ponieważ blokada niskiego przepływu w instalacji nie była kalibrowana przez ponad dwa lata, czujnik uległ uszkodzeniu i nie zadziałało żadne zabezpieczenie przed wyłączeniem. Ostatecznie obudowa pompy pękła, a czynnik o wysokiej temperaturze wytrysnął na zewnątrz, niszcząc sprzęt na miejscu i wymuszając awaryjne wyłączenie linii produkcyjnej, co spowodowało znaczne straty w zakresie napraw i przestojów. W raporcie z dochodzenia po zdarzeniu zidentyfikowano dwie podstawowe przyczyny: brak ponownej weryfikacji stanu zaworu na miejscu po konserwacji oraz brak testów funkcjonalnych blokady bezpieczeństwa od dawna.

Wniosek: praca bez nadzoru + brak resetu zaworów + uszkodzone blokady — pęknięcie wynika wyłącznie z połączenia tych trzech czynników i można było go uniknąć, gdyby którykolwiek z nich był kontrolowany.

Ręczne uruchomienie pompy na miejscu: weryfikacja położenia zaworu jest pierwszą linią obrony

Dokładnie sprawdź stan wszystkich zaworów

Przed uruchomieniem pompy każdy zawór liniowy musi zostać sprawdzony punkt po punkcie, aby zapobiec uruchomieniu pompy przy zamkniętych zaworach:

• Główna linia technologiczna: utrzymuj całkowicie otwarty zawór ssący, aby zapewnić płynny przepływ cieczy do komory pompy;
• Wszystkie zawory pomocnicze, takie jak zawory odpowietrzające, zawory spustowe i zawory odmulające, powinny być zamknięte;
• Otwórz zawór spustowy powietrza w korpusie pompy, aby zakończyć zalewanie i odpowietrzanie, usunąć całe powietrze z pompy i zapobiec kawitacji i pracy na sucho;
• Zawór wylotowy powinien być lekko otwarty lub całkowicie zamknięty; nigdy nie uruchamiaj pompy, gdy wlot i wylot są jednocześnie zablokowane.

Włącz kontrole zaworów do ujednoliconej listy kontrolnej

Położenia zaworu otwarte/zamknięte są krytycznymi punktami kontrolnymi zapewniającymi bezpieczną pracę pompy i muszą być sformalizowane w instrukcjach pracy sprzętu i listach kontrolnych rozruchu. Operatorzy powinni potwierdzać każdy element poprzez jego zaznaczenie, eliminując poleganie na doświadczeniu i ograniczając błędy ludzkie poprzez kontrole instytucjonalne.

Zdalne uruchomienie pompy za pomocą centralnego sterowania: etap potwierdzenia na miejscu jest niezbędny

Zdalny rozruch to scenariusz charakteryzujący się dużą częstotliwością występowania pęknięć spowodowanych wzrostem ciśnienia; opierając się wyłącznie na ekranie centralnego sterowania nie można potwierdzić rzeczywistych warunków na miejscu:

• Zanim sterownia wyda polecenie uruchomienia, nie wolno uruchamiać pompy jednym kliknięciem;
• Jeżeli operatorzy nie mogą udać się na miejsce w celu sprawdzenia zaworów, należy wyznaczyć inspektora na miejscu, który fizycznie potwierdzi, że wszystkie zawory zostały ustawione we właściwych pozycjach;
• Dopiero po otrzymaniu potwierdzenia na miejscu centralne sterowanie może wydać polecenie uruchomienia, zapobiegając rozbieżnościom między ekranem sterowania a rzeczywistym stanem zaworu na miejscu.

Pompy z automatycznym uruchamianiem/zatrzymywaniem: skoncentruj się na zapobieganiu pozostawieniu zaworów w stanie niezresetowanym po konserwacji

Wiele pomp do opróżniania zbiorników opiera się na oprzyrządowaniu poziomu i programach PLC do automatycznego uruchamiania/zatrzymywania i pracy bez nadzoru, co jeszcze bardziej zwiększa ryzyko.

Przed włączeniem trybu automatycznego konieczna jest ponowna kontrola na miejscu

Po pracach konserwacyjnych lub rurociągach, a przed przełączeniem w tryb regulacji automatycznej, wszystkie zawory należy ponownie sprawdzić na miejscu: zawór wlotowy całkowicie otwarty, zawór tłoczny w zadanej pozycji początkowej, a wszystkie zawory odpowietrzające zamknięte. Typowy scenariusz ryzyka: gdy poziom w zbiorniku osiąga najwyższy poziom, automatyczny system sterowania uruchamia pompę, jednak zawór spustowy po konserwacji pozostaje zamknięty, co bezpośrednio powoduje wzrost ciśnienia, które w krótkim czasie powoduje pęknięcie obudowy pompy.

Polegaj na blokadach oprzyrządowania, aby zamknąć lukę w operacjach bezobsługowych

Aby zapobiec automatycznemu uruchomieniu pompy, gdy zawory liniowe są zamknięte, należy zainstalować kompletny zestaw urządzeń zabezpieczających oprzyrządowanie:

• Blokada niskiego przepływu: monitoruje przepływ w linii; gdy zerowy przepływ utrzymuje się przez dłuższy czas, identyfikuje to jako działanie bezprądowe i automatycznie odcina zasilanie silnika;
• Blokada wysokotemperaturowa: Monitoruje temperaturę obudowy pompy; gdy wzrost temperatury w wyniku wzrostu ciśnienia osiągnie wartość progową, następuje natychmiastowe wyłączenie, aby zapobiec parowaniu i zwiększaniu ciśnienia cieczy;
• Blokada nadciśnieniowa: Gdy ciśnienie tłoczenia przekracza limit, powoduje wyłączenie, współpracując z zaworem bezpieczeństwa w celu zapewnienia podwójnej ochrony;
• Rutynowe testy konserwacyjne: kalibruj system blokad według stałego miesięcznego harmonogramu, symuluj warunki zerowego przepływu i nadciśnienia oraz potwierdź, że funkcje zabezpieczające działają prawidłowo, eliminując martwe punkty bezpieczeństwa spowodowane zapieczonymi czujnikami i nieudanymi programami blokad.

Sprzętowa blokada zwrotna: podwójne zabezpieczenia programowe i sprzętowe przed pęknięciem korpusu pompy

Kontrole operacyjne eliminują błędy ludzkie, a ochrona sprzętu stanowi ostateczną linię bezpieczeństwa:

• Zamontować na wylocie pompy nadmiarowy zawór bezpieczeństwa lub płytkę bezpieczeństwa, która automatycznie zmniejsza ciśnienie w przypadku wystąpienia nadciśnienia i uwalnia wysokie ciśnienie wewnątrz pompy;
• Zainstalować przewód recyrkulacji o minimalnym przepływie, aby zapobiec pracy pompy w stanie bezczynności przez dłuższy czas przy niskim przepływie i przegrzaniu cieczy;
• Podczas transportu mediów łatwopalnych lub wybuchowych należy stosować silnik w wykonaniu przeciwwybuchowym, zapewnić odpowiednie uziemienie statyczne i zapobiegać wybuchowi chemicznemu w przypadku wycieku medium;
• Regularnie przeprowadzaj kontrolę grubości ścianek i niezwłocznie wymieniaj obudowy pomp, które stężały w wyniku korozji lub pojawiły się pęknięcia, aby uniknąć przedwczesnego pęknięcia spowodowanego zmniejszoną nośnością obudowy na ciśnienie.

Powszechne błędne przekonania dotyczące codziennej obsługi i konserwacji

• Błędne przekonanie: należy kontrolować jedynie rozruch ręczny; pompy automatyczne nie wymagają kontroli na miejscu. W przypadku automatycznego załączania/zatrzymywania nie ma ręcznego nadzoru, a ryzyko zastoju spowodowanego niekompletną inspekcją i resetem zaworu jest w rzeczywistości większe; zawory należy ponownie sprawdzić na miejscu przed włączeniem trybu automatycznego.
• Błędne przekonanie: po zainstalowaniu blokad nie jest wymagana żadna dalsza uwaga. Zanieczyszczenia mogą łatwo zablokować czujniki ciśnienia i przepływu; długotrwały brak testów prowadzi do awarii blokady, przez co system nie może się automatycznie wyłączyć pod nadmiernym ciśnieniem.
• Błędne przekonanie: krótki, bezczynny rozruch nie jest wielkim problemem. W szczelnej komorze pompy ciecz nagrzewa się i odparowuje w ciągu kilkudziesięciu sekund, następuje gwałtowny wzrost ciśnienia, a zdarzenie rozwija się niezwykle szybko.

Podsumowanie: Jak zapobiec pęknięciu korpusu pompy

Cały system ochrony składa się z trzech warstw:

• Warstwa 1 – Kontrola operacyjna:Sprawdzaj zawory element po elemencie podczas rozruchu na miejscu; zdalne uruchomienie musi być połączone z potwierdzeniem na miejscu; przeprowadzić ponowną kontrolę zaworu przed włączeniem trybu automatycznego; i sformalizować pozycje kontrolne w formie pisemnej listy kontrolnej;
• Warstwa 2 — ochrona automatycznego sterowania:Wyposażyć blokady niskiego przepływu, wysokiej temperatury i nadciśnienia; przestrzegaj regularnych testów; i unikaj bezczynnej pracy na biegu jałowym w trybie pracy bez nadzoru;
• Warstwa 3 — sprzętowa ochrona:Zainstaluj urządzenia nadmiarowe i przewody recyrkulacyjne oraz regularnie sprawdzaj korpus pompy pod kątem korozji.

Zdecydowana większość pęknięć pomp odśrodkowych nie wynika z problemów z jakością sprzętu, ale raczej z nieprawidłowego działania zaworów w połączeniu z awarią zabezpieczeń automatyki.Teffikozaleca, aby przedsiębiorstwa ujednoliciły zarządzanie bezpieczeństwem w trzech trybach uruchamiania/zatrzymywania — ręcznym, zdalnym i automatycznym — wdrożyły pełną ochronę bezpieczeństwa procesu i stale zmniejszały zagrożenia dla bezpieczeństwa produkcji stwarzane przez pęknięcie nadciśnienia w korpusie pompy.