Turbomachinery Condition Monitoring and Failure Prognosis

Turbomachinery Condition Monitoring and Failure Prognosis

 

پایش وضعیت توربو ماشین ها و پیش یابی خرابی ها

این مقاله مروری است بر گسترش ها و پیشرفت های صورت گرفته در تکنولوژی های پایش وضعیت، پیش یابی عیوب و عیب یابی توربو ماشین ها. در آن ارزیابیی از توانایی های تکنولوژی های موجود در زمینه های حساس انجام می شود. فلسفه های تعمیر و نگهداری مانند تعمیر و نگهداری بر مبنای وضعیت (Condition based maintenance)  تعمیر و نگهداری برمبنای قابلیت اطمینان (Reliability Centered maintenance)، تعمیر و نگهداری برمبنای سود(Profit centered maintenance) مورد بحث قرار می گیرند. تکنولوژی های موجود عیب یابی  که بر اساس پایش وضعیت هستند توصیف می گردند. خلاء های تکنولوژی موجود و مسایل و مشکلاتی که هنوز حل نشده اند ارایه می گردند  و منابع اطلاعاتی موجود و سازمان هایی که در این زمینه درای فعالیت هستند معرفی می گردند.

Download Link:

Turbomachinery Condition Monitoring and Failure Prognosis
حجم: 130 کیلوبایت

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها بخش 8

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها

بخش 8

لینک بخش 7

مصرف بخار

مصرف بخار معمولا بر اساس مقدار وزن بخاری که در واحد زمان مورد نیاز است تا توربین توان لازم را با درنظر گرفتن شرایط بخار تولید کند، بیان می شود. مصرف بخار معمولا بر اساس پوند بر ساعت اسب بخار(lb/hp-hr) و یا کیلوگرم بر ساعت کیلووات(kg/kW-hr) می باشد.

در کل هرچه انرژی بیشتری در بخار موجود باشد جریان کمتری برای ایجاد یک توان مشخص مورد نیاز است. انرژی موجود در بخار را می توان از نمودار مولیر  (Molier chart)به دست آورد. همچنین می توان از منابعی مانند ASME Publication of Theoretical Steam Rate Tables (1969) نیز استفاده کرد. مصرف بخار تئوری (Theoretical steam rate (TSR)) مقدار بخاری را مشخص می کند که توربین بخار هنگامی که راندمان آن صد در صد است مصرف می کند. به طور حتم این موضوع ممکن نمی باشد به خصوص برای توربین هایی که توان های پایین دارند. در حالی که راندمان توربین های بخار نیروگاه های برق ممکن است تا 90 درصد برسد، راندمان توربین های یک مرحله ای حدود 60 درصد می باشد و توربین هایی با راندمان کمتر از 30 درصد نیز غیر معمول نیستند.

رابطه مابین توان، انرژی، راندمان و جریان بخار بر اساس فرمول زیر می باشد:

راندمان یک توربین یک مرحله ای  از مشخصات کارکردی به دست می آید. معمولا مشخصات عملکردی به صورت منحنی راندمان به نسبت سرعت ( نسبت مابین سرعت پروانه و سرعت خروجی از نازل های توربین) ارایه می گردد.

قطر (D) چرخ توربین بر اساس طراحی توربین بوده و مابین سازندگان توربین متفاوت می باشد. به عنوان مثال بعضی از توربین های یک مرحله ای در پنج قطر 12، 14، 18، 22 و 28 اینچ پیشنهاد داده می شوند.

سرعت توربین(N)  معمولا بر اساس تجهیزی که توسط توربین رانده می شود تعیین می شود ولی گاهی اوقات استفاده از چرخدنده برای بهینه کردن راندمان توربین یا اینکه توربین در سرعتی مطلوب کار کند توصیه می گردد.

به عنوان مثال: توربینی با این مشخصات را در نظر بگیرید 200hp، 3600 rpm، 600 pisg/650°F/25 psig و TSR= 14.377 lb/hp-hr. و قیمت بخار مصرفی آن معادل $5.0/1000 lb می باشد. مقدار انرژی قابل دریافت از بخار 3413/14.377=273 Btu/lb می باشد. انتخاب توربینی با قطر چرخ 14in ممکن است ارزان ترین انتخاب باشد که توان مورد نیاز را تامین می کند. نسبت سرعت مساوی با:

Velocity ratio= p×14×3600/(2×32×778×237)^½ =0.064

بر اساس نمودار شکل 12 مقدار راندمان پایه (Basic efficiency)توربین حدود 30 درصد می گردد. بعد از تصحیح، مقدار مصرف بخار معادل  38 lb/hp-hr می گردد.

در شکل 13 راندمان توربین بر روی نمودار مولیر نشان داده شده است.

·        اولین اتفاقی که می افتد افت هایی است که در Steam chest، شیر قطع و شیر گاورنر رخ می دهد.

·        نقطه دوم راندمان طبقه توربین می باشد. باید توحه کرد که راندمان پایه از توان مستقل می باشد.

·        افت های ناشی از windage، یاتاقان ها و سیستم تخلیه بخار راندمان کلی را ایجاد می کنند.

با با در نظر گرفتن قیمت $5.0/1000lb  برای بخار و 8000 ساعت کارکرد توربین در سال هزینه بخار مصرفی آن معادل عدد زیر خواهد بود:

فرض کنید هزینه اولیه خرید این توربین $25000 باشد. اگر توربین بزرگتر دارای قیمت $35000 باشد و مصرف بخار آن 33 lb/hp-hr باشد هزینه بخار مصرفی آن معادل مقدار زیر خواهد بود:

در نتیجه اضافه کردن $10000 در هزینه خرید می تواند موجب صرفه جویی سالانه $40000 شود.

به همین صورت اگر یک سایز توربین را بزگ تر کنیم قیمت آن $45000 خواهد شد و مقدار مصرف توربین معادل 30 lb/hp-hr خواهد شد که در نتیجه هزینه سالانه بخار مصرفی معادل $240,000 خواهد شد. که در نتیجه اضافه کردن $20000 به هزینه خرید موجب صرفه جویی $64000 در سال خواهد شد.

با در نظر گرفتن بزرگترین توربین (با قطر چرخ 28” ) هزینه خرید آن $55000 خواهد بود و مقدار مصرف بخار آن 27 lb/hp-hr می گردد. هزینه مصرف بخار سالانه $216000 خواهد شد. در نتیجه اضافه کردن $30000 هزینه اضافی در خرید موجب صرفه جویی سالانه $88000 خواهد گردید.

این مطلب ادامه دارد

ترجمه آزاد از: 

Selecting Steam Turbines For Pump Drives  by Michael A. Cerce and Vinod P. Patel

Proceedings Of The Twentieth International Pump Users Symposium • 2003

LNG Turbomachinery

LNG Turbomachinery

 

 

تجارت جهانی گازمایع طبیعی (LNG) به سرعت در حال گسترش می باشد. در این میان مهمترین بخش تاسیسات مایع سازی LNG کمپرسورهای سرمایش و محرک های آنها می باشند که دارای هزینه های بالا بوده و تاثیر مهمی بر روی عملکرد کل تاسیسات و راندمان آنها دارند.کمپرسورهای سرمایش با چالش های مربوط به عدد ماخ بالا، دبی حجمی بالا، دمای ورودی پایین و پیچیدگی جریان ها روبرو هستند. این مقاله ملاحظات مربوط به طراحی، کاربرد و استفاده کمپرسورها و محرک های آنها را در تاسیسات LNG پوشش می دهد.

Download Link:

LNG Turbomachinery
حجم: 2.29 مگابایت

مفاهیم اولیه قابلیت اطمینان -بخش اول

مفاهیم اولیه قابلیت اطمینان -بخش اول

قابلیت اطمینان(Reliability)

بهبود قابلیت اطمینان اثر مهمی بر روی درآمد و سود دهی تاسیسات و کارخانه ها دارد. به منظور حداکثر سازی سود ماشین آلات می بایست حداکثر قابلیت اطمینان، حداکثر تولید و همچنین حداقل هزینه عمل کرد (حداکثر راندمان) را داشته باشند. به منظور دست یابی به این هدف بهره بردار می بایست نه فقط بعد از نصب تجهیزات در سایت بلکه در مراحل تعیین مشخصات تجهیز و طراحی آن نقش عمده ای را ایفا کند. تعمیر و نگهداری موثر در سایت، از زمان تعیین مشخصات پروژه آغاز می گردد. مشخصات ناکافی در خصوص ابزار دقیق و محل قرار گیری ابزارهای اندازه گیری می تواند برروی قابلیت اطمینان اثر بگذارد.

درک این موضوع مهم می باشد که طول عمر تجهیزات دوار بسیار بیشتر از زمانی است که برای تعیین مشخصات، طراحی و نصب آنها صرف می شود. این موضوع در شکل زیر نمایش داده شده است. 

معمولا مدت زمان مورد نیاز برای انجام فرآیند های تعیین مشخصات، طراحی و نصب حدود 10درصد طول کل عمر تجهیز می باشد. عدم تعیین درست مشخصات تجهیز، طراحی و نصب نامناسب می تواند اثر بسزایی بر روی نیازمندی های تعمیر و نگهداری، هزینه تعمیرات و قابل دسترس بودن یک تجهیز داشته باشد. غربال کردن مناسب طراحی تجهیزات ( جلسات فنی قبل از برگزاری مناقصه و غیره) قبل از انتخاب تامین کننده تجهیز، ایجاد کنند پایه اصلی ساختاری است که قابلیت اطمینان بر آن بنا می شود. بدین نحو اعمال مشخصات فنی لازم برای حمل، سازه ها، نصب و راه اندازی می تواند قابلیت اطمینان را بهینه کرده و آن را به معنای درستی با توجه به طول عمر تجهیز از نظر هزینه به صرفه نماید.

تعاریف و واژگان مربوط به قابلیت اطمینان

واژگان قابلیت اطمینان

-         قابلیت اطمینان (Reliability)

-         قابلیت استفاده (Availability)

-         قابلیت تعمیر (Maintainability)

-         هزینه در دسترس نبودن (Cost of unavailability)

قابلیت اطمینان (Reliability)

قابلیت اطمینان توانایی یک واحد تجهیزات (Equipment unit) در انجام وظیفه ای که برای آن تعریف شده است می باشد، بدون آنکه در زمان مشخص شده دچار خرابی و توقف ناخواسته و برنامه ریزی نشده گردد.

تعریف فابلیت اطمینان برای تجهیزات حساس (که همیشه می بایست در حال کار باشند و تجهیزی هم به عنوان یدکی آنها در نظر گرفته شده است) بر اساس فرمول زیر تعریف می شود:

قابلیت اطمینان معمولا برای تجهیزاتی که در مصارف عمومی به کار می روند و تجهیزی یدکی برای آنها در نظر گرفته شده است، محاسبه نمی گردد. در این موارد تجهیز یدکی می بایست در صورت خرابی تجهیز اصلی استفاده گردد. در مواردی که این واحد های غیر قابل اطمینان باشند، قابلیت اطمینان آنها بر اساس فرمول زیر محاسبه می گردد:

می بایست در نظر گرفته شود که در محاسبه قابلیت اطمینان زمان هایی که بخاطر انجام تعمیرات پیشگیرانه ویا بر اساس برنامه ریزی های تعمیرات، تجهیز از سرویس خارج می شود لحاظ نمی گردند.

قابلیت استفاده(Avialability)

در قابلیت استفاده زمان های توقف ناشی از تعمیرات پیشگیرانه و پیش بینی شده نیز در نظر گرفته می شود.

زمان متوسط  مابین خرابی (Mean Time Between Failure or MTBF) یک معیار برای  اندازه گیری قابلیت اطمینان و قابلیت استفاده می باشد.

قابلیت تعمیرات

به توانایی انجام تمامی فعالیت های لازم برای تعمیرات تجهیز در حداقل زمانی که واحد تجهیز دوار لازم است به منظور تعمیرات خاموش شود، قابلیت تعمیرات گفته می شود.

یکی از پارامترهایی که برای اندازه گیری قابلیت تعمیرات می توان استفاده کرد زمان متوسط تعمیر تجهیز (Mean time to repair - MTTR) می باشد. نحوه محاسبه آن در زیر آمده است. هرچه مقدار MTTR کمتر باشد قابلیت تعمیرات بالاتر می رود.

هزینه های ناشی از قابل استفاده نبودن تجهیزات (Cost of unavailability)

تمامی واژه هایی قبلا در مورد آنها بحث گردید، قابلیت اطمینان، قابلیت استفاده و قابلیت تعمیرات به طور مستقیم بر روی درآمد محصول (Product revenue) اثر گذارند.  درآمد محصول، عددی است که از تولید یک روز حاصل شده بر اساس واحد پول محلی بیان می شود. این مقدار می تواند با توجه به اندازه تاسیسات و نوع محصول دارای محدوده گسترده ای باشد.

در صورتی که یکی از تجهیزات حساس به دلیل خرابی از سرویس خارج شود و یا بخاطر  قابلیت تعمیر  ضعیف تعمیرات آن بیش از حد طول بکشد مقدار درآمد محصول به ازای هر روزی که خط تولید به دلیل خرابی تجهیز اصلی آن خوابیده است از دست می رود.

بنابراین مجموع هزینه قابل استفاده نبودن تجهیز حاصل جمع هزینه های زیر می باشد:

 

هزینه سالیانه قابل استفاده نبودت تجهیز دوار حساس

-         درآمد از دست رفته روزانه محصول × تعداد روزهایی که تجهیز خوابیده بوده است

-         هزینه های تعمیرات

-         هزینه تعویض قطعات

-         هزینه نیروی کار

-         زمان های گردش کاری غیر ضروری

 

هزینه غیرقابل استفاده بودن تجهیزات می تواند به عنوان ابزاری قوی برای آماده سازی برنامه های بهبود قابلیت اطمینان استفاده گردد.

لینک بخش دوم

Reference:

Forsthoffer's Rotating Equipment Handbooks Vol 5: Reliability Optimization through Component Condition and Root Cause Analysis

Section 9: Preparing a site reliability optimization plan

 

Forsthoffer's Rotating Equipment Handbooks Vol 5: Reliability Optimization through Component Condition and Root Cause Analysis – Section 5

Section 9: Preparing a site reliability optimization plan

 

 

همانگونه که در مطلب هزینه چرخه عمر پمپ و مبحث آشنایی با استاندارد API610 نیز ذکر شده بود  یکی از با اهمیت ترین مباحث در خصوص  تجهیزات دوار، اطمینان پذیری آنها در فرآیندها می باشد.

باید توجه داشت که بحث قابلیت اطمینان تجهیزات از ابتدای مراحل طراحی تاسیسات و خرید تجهیزات شروع می شود که این موضوع می بایست از ابتدا در تهیه مشخصات خرید دستگاه لحاظ گردد.

با توجه به اهمیت موضوع فوق در صنایع به خصوص صنایع نفت و گاز پتروشیمی از امروز هر هفته یک بخش از کتاب فوق که از انتشارات Elsevier Science & Technology Books  می باشد برای علاقه مندان به اشتراک گذاشته می شود.

Section 9: Preparing a site reliability optimization plan, Pages 271-347

 

Download link:

Section 9: Preparing a site reliability optimization plan, Pages 271-347
حجم: 4.38 مگابایت

Solving structural vibration problems using operating deflection shape and finite element analysis

 

Solving structural vibration problems using operating deflection shape and finite element analysis

 

این مقاله آموزشی بر روی بحث ارتعاشات در پمپ های صنایع نیروگاهی، پالایشگاهی و آب رسانی تمرکز دارد. طی سالیان، سازندگان تجهیزات و بهره برداران مسایل مربوط به ارتعاشات تجهیزات را اغلب بر اساس تجربه خود حل می کردند. در تعمیرات امکان پیدا شدن دلیل و حل مساله ارتعاشات ناشی از نابالانسی و ناهمراستایی وجود دارد. ولیکن یافتن ارتعاشات ناشی از تشدید ناشی از فرکانس طبیعی یا تغییرات ناخواسته هندسی مانند ترک ها بسیار پیچیده تر می باشد. روش های سعی و خطا می توانند رویکردی زمان بر و پرهزینه برای حل اینگونه مسایل باشند. بنابراین از طریق آزمون ارتعاشی به همراه روش های دقیق تحلیل المان محدود می توان به ابزار قدرتمندی برای حل مشکلات ارتعاشی دست یافت. این مقاله نگاه عمیق و دقیق به اینکه چگونه ترکیب آزمون های میدانی و تحلیل های کامپیوتری می توانند موارد ارتعاشی را به صورتی اقتصادی و در زمانی مناسب حل کنند، ارایه می دهد.

Download Link:

Solving structural vibration problems using operating deflection shape and finite element analysis
حجم: 1.01 مگابایت

Centrifugal compressor evolution

سیر تکاملی طراحی و ساخت کمپرسورهای سانتریفوژ

در این مقاله به سیر تکاملی طراحی، تحلیل و روشهای ساخت کمپرسورهای سانتریفوژ در 50 سال گذشته پرداخته شده است. این مقاله رویکردی تاریخی در این حوزه را ارائه میدهد و توضیح میدهد که چگونه این حوزه و سایر نوآوریهای فن آورانه در ارتقاء قابل توجه عملکرد آیرودینامیکی و مکانیکی توربوماشینهای مدرن، نقش داشته اند. 

دریافت فایل

Centrifugal compressor evolution
حجم: 6.07 مگابایت

Effect of Secondary Flows on Heat Transfer of a Gas Turbine Blade

تاثیر جریانهای ثانویه بر انتقال حرارت پره توربین گاز

دریافت فایل

Effect of Secondary Flows on Heat Transfer of a Gas Turbine Blade
حجم: 3.78 مگابایت

API Specification Review For Gas Turbine Driven Turbocompressors

API Specification Review For Gas Turbine Driven Turbocompressors

Download Link:

API Specification Review For Gas Turbine Driven Turbocompressors
حجم: 331 کیلوبایت

Section-5: Effective predictive maintenance: including root cause analysis techniques

 

Forsthoffer's Rotating Equipment Handbooks Vol 5: Reliability Optimization through Component Condition and Root Cause Analysis – Section 5

Section-5: Effective predictive maintenance: including root cause analysis techniques

 

 

همانگونه که در مطلب هزینه چرخه عمر پمپ و مبحث آشنایی با استاندارد API610 نیز ذکر شده بود  یکی از با اهمیت ترین مباحث در خصوص  تجهیزات دوار، اطمینان پذیری آنها در فرآیندها می باشد.

باید توجه داشت که بحث قابلیت اطمینان تجهیزات از ابتدای مراحل طراحی تاسیسات و خرید تجهیزات شروع می شود که این موضوع می بایست از ابتدا در تهیه مشخصات خرید دستگاه لحاظ گردد.

با توجه به اهمیت موضوع فوق در صنایع به خصوص صنایع نفت و گاز پتروشیمی از امروز هر هفته یک بخش از کتاب فوق که از انتشارات Elsevier Science & Technology Books  می باشد برای علاقه مندان به اشتراک گذاشته می شود.

 تاریخ به اشتراک گذاری بخش بعد 15-10-94 می باشد.

5 - Effective predictive maintenance: including root cause analysis techniques,

Pages 61-79

Download link:

Section 5- Effective predictive maintenance: including root cause analysis techniques
حجم: 811 کیلوبایت