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这个问题

在水处理注入系统中发现了一个不良因素(见图1)。3个6x4x13预增压泵有一长串的慢性故障,如轴断、密封件损坏等。他们平均每周失败一次。正常情况下,只有一个在运行,但所有的都表现出相同的行为。

开发了故障排除流程,其中包括收集关于整个水处理系统的故障模式和运行环境的信息。

断裂轴表现出两种破坏形式:弯曲破坏(见图2)和扭转破坏(见图3)。

第一种故障可能是由于离心泵的运行距离最佳效率点(BEP)很远而引起的。通过使用便携式流量计,测量值为320 gpm(10,000桶/天),这是BEP的30%,显然超出了可接受的操作范围(见图4)。

此外,一个失效的止回阀使流体回流,这可能是扭转失效的原因,因为这一事件恰好发生在每台泵关闭服务的时候。


解决方案

在这一点上,慢性故障的原因是已知的,但是需要做什么来解决它们呢?由于低油价,没有预算进行大的修改。然而,对泵送系统有扎实的了解有助于找到有效且低成本的解决方案。通过将两口水处理井与一条300英尺长的管道连接起来,该系统每天能够额外泵出10,000桶水。因此,正在运行的预增压泵将其工作点改为600 gpm,即每天2万桶,或60%的BEP。即使不是理想的情况,但总比不行动好,离心泵此后再没有发生过故障(见图5)。


别告诉我,给我看

可靠性计划需要引起注意,但正确的语言是关键。Crow-AMSAA (C-A)图是一种很好的方法,可以展示组织中的每个人都能够理解的可靠性改进和所获得的节省。

使用C-A图的主要原因是:

  • 方程N(t) = λtβ,提供了直线斜率、β和y轴在t=1处的截距λ。β<1表示故障减少,β>1表示故障增加,β≈1表示既不增加也不减少。
  • 合理预测下一次故障发生的时间。混合失效模式是可以接受的,C-A图可以容忍任意起点的时间累积。

系统失效日期、累计天数和累计失效次数如表1所示。图6是对数轴上每个点的图,x轴上是故障间隔的累积天数,y轴上是故障的累积天数。蓝点表示泵运行在30% BEP时的故障,拟合的功率曲线显示β=2.3,这意味着故障在2017年4月15日之前迅速增加。假设2018年1月5日发生故障,可以使用最后一次实际故障和假设故障(红点)来拟合新的功率曲线。β=0.16表示良好的改进,因为失败正在减少。

例如,通过外推这两条曲线,人们可以预测未来1200天的累计故障。

在30%的BEP情况下,将有70个累积故障,而在60%的BEP情况下,将有20个累积故障。这意味着在此期间避免了50次故障。每次失败的平均成本是1万美元。节省的费用可计算为:

节省=避免#故障x每次故障的平均成本

储蓄= 50 x 10,000= $500,000

考虑到连接两个水处理井的新管道的实施所使用的非常低的预算,这是一个很好的结果。

这些类型的图很容易理解,而且还显示了可靠性改进如何支持业务目标。

可靠性专家保罗·巴林杰曾经这样评价C-A模型:“请认识到,许多描述物理现象的方程都有简单的方程:F = ma, E = mC2
S = F/A,等等。既然你们大多数人都无法推导或解释这些著名方程背后的理论,为什么会怀疑它们也描述了可靠性领域中重要的物理关系呢?”

路易斯·法比安·维拉克斯

路易斯·法比安·维拉克斯CMRP是Ingenieria CBM的创始人和首席执行官,这是一家基于状态的维护和可靠性服务(包括培训)提供商。Luis Fabian在厄瓜多尔石油和天然气行业拥有超过16年的经验,担任可靠性工程师、预测性维护工程师和RCM协调员。他通过了ISO18436-2 IV类认证。www.ingenieriacbm.com

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