Integrity Management nei compressori Oil & Gas

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Oleodinamica & Pneumatica, Strumentazione & Controllo

Figura 1 - Stazione di compressione
Figura 1 - Stazione di compressione
Figura 2 - Compressori alternativi in raffineria
Figura 2 - Compressori alternativi in raffineria
Figura 3 - Compressione di gas naturale
Figura 3 - Compressione di gas naturale

Asset Integrity Management (AIM)

È il termine generale per la gestione delle risorse produttive industriali, di cui fanno parte i macchi­nari per Oil & Gas.

I compressori alternativi e centrifughi, come i driver relativi, sono macchine chiave nell’indu­stria del petrolio e del gas. Il loro funzionamen­to può portare a perdite economiche e impatti sociali, in caso di guasti e fermate in emergen­za. A causa della complessità delle strutture e dei fattori di sicurezza da considerare costan­temente, la gestione dell’integrità degli asset è importante e dovrebbe essere basata sulla di­sponibilità dei dati affidabili ed in tempo reale. L’obiettivo è quello di mantenere i compressori sempre in condizioni operative sicure, utilizzan­do cicli di manutenzione ragionevoli.

L’AIM su tali macchinari può dare un forte contri­buto per ridurre e prevenire l’eventuale presenza di guasti. Occorre “prendere misure preventive nei punti chiave e più necessari”. Questo proce­dimento è stato introdotto per la prima volta in Petrochina nei pipeline Shaanxi-Pechino.

Dopo anni di pratica e promozione, sono stati ottenuti miglioramenti per l’integrità dei pipeline, ma per le apparecchiature sono necessari ulte­riori ricerche e azioni. nell’industria del petrolio e del gas sono critici i compressori centrifughi e alternativi. In particolare questi ultimi il tasso di inconvenienti è ancora rilevante. Eccessi­va o scarsa manutenzione delle flotte esistenti influenzano l’uso normale delle attrezzature e contribuiscono a sprecare risorse.

Pertanto è stato deciso di mettere in atto un pro­cesso di gestione dell’integrità dei compressori, con contenuti correlati, per tutto il ciclo di vita, considerando i seguenti fattori:

  • livello del rischio;
  • miglioramento continuo;
  • riduzione e prevenzione guasti;
  • necessità di garantire un funzionamento si­curo e ragionevole.

Processo di gestione

La gestione dell’integrità dei compressori riguarda l’intero ciclo di vita con:

  • acquisizione dei dati;
  • monitoraggio delle condizioni e diagnosi dei guasti;
  • valutazione dell’integrità e dell’efficienza;
  • strategia di manutenzione.

Seguono le analisi per migliorare costantemente il contenuto dell’acquisizione dati.

Il ciclo esecutivo è in conformità con le pertinenti norme internazionali, nazionali, aziendali e proce­dure operative correlate. Inoltre è basato sull’ana­lisi e la modellazione in tempo reale, per cui il pro­cesso di gestione dell’integrità è complesso.

Definizione del sistema di gestione dell’integrità

Solo definendo il sistema esiste la base e la ga­ranzia di un buon sviluppo del lavoro di follow-up. L’architettura è composta da quattro parti:

  • documenti di gestione;
  • standard di valutazione;
  • piattaforma di gestione;
  • banca dati.

I documenti di gestione comprendono procedure, regole di funzionamento e standard di gestione.

Gli obiettivi sono formulati dai livelli più eleva­ti dell’impresa e devono essere coerenti con gli obiettivi strategici e aziendali su HSE (Healt Safety & Environment).

Dopo l’affermazione del principio della gestione dell’integrità e il sistema di gestione documenti, il contenuto specifico dovrebbe includere:

  • procedure di gestione dell’integrità dei compres­sori;
  • regole di gestione dei dati e di funzionamento dei compressori;
  • procedura di valutazione dell’affidabilità;
  • manutenzione dei compressori;
  • norme sulla gestione della manutenzione.

I criteri di valutazione devono includere standard di:

  • funzionamento;
  • identificazione dei rischi;
  • manutenzione;
  • valutazione dell’integrità.

Nel processo produttivo specifico, gli standard esistenti vengono aggiornati da un’analisi in tem­po reale per arricchire e migliorare lo standard di gestione dei compressori.

Passi principali

Creazione di un database

In combinazione con le caratteristiche di funzionamento effettive e la gestione dell’integrità dei compressori, i dati riguardano normalmente tutti i compo­nenti durante il ciclo di vita.

Le informazioni sono:

  • dati di base;
  • stato di funzionamento;
  • ispezioni;
  • statistiche difetti e guasti;
  • manutenzione;
  • misure di riparazione e sostituzione dell’apparecchiatura;
  • modifiche di progettazione;
  • informazioni sulla rottamazione.

Viene stabilito così il database di gestione dell’integrità del compressore, considerando i vari dati di macchine e impianti, per realizzare una gestione standard di informazioni, completa e accurata per controllare lo stato di fun­zionamento.

Il personale addetto all’ inserimento dati può migliorare continuamente lo storico e aggiornare quelli esistenti. I responsabili delle decisioni possono comprendere rapidamente le prestazioni delle apparecchiature e indirizzare la produzione in modo efficiente ed efficace.

Monitoraggio delle condizioni e diagnosi dei guasti

Dal momento che molti fattori e parametri sono collegati, si verifica una grande varietà di guasti e quindi con una notevole difficoltà per la diagnosi. Ad esempio per le macchine alternative (Fig.2) ci potrebbero essere problemi:

  • sulle manovelle dell’albero a causa di sovraccarichi improvvisi;
  • dovuti ad urti trasversali del pistone sul cilindro;
  • conseguenti a danneggiamenti sulle superfici di tenuta delle valvole;
  • derivanti da pulsazioni di pressione nelle tubazioni con conseguenti feno­meni di vibrazioni.

Normalmente ci sono frequenti controlli del funzionamento quotidiano, come il contatto, l’osservazione, l’ascolto delle parti fondamentali del compressore alternativo. In aggiunta occorre considerare le caratteristiche strutturali e l’e­sperienza effettiva della diagnosi attraverso mezzi di monitoraggio disponibili, utili e necessari per migliorare la capacità di diagnostica delle anomalie. I me­todi di monitoraggio e diagnosi includono:

  • misure di vibrazioni;
  • emissioni acustiche (per osservare lo sviluppo e la propagazione di cricche);
  • analisi spettrografiche di campioni di olio di lubrificazione del manovelli­smo.

La gestione dell’integrità deve inoltre soddisfare le normative locali, chiarire l’analisi delle informazioni sulla raccolta dei dati, la diagnosi dei guasti, i passi successivi e i requisiti per gli operatori.

Valutazione delle parti critiche

I dati di monitoraggio e le condizioni di funzionamento consentono di valutare l’integrità dei componenti più importanti. Le proprietà meccaniche vengono considerate unitamente ai carichi agenti sulle strutture e relative deformazioni per decidere:

  • eventuali estensioni delle prestazioni delle apparecchiature;
  • la vita residua;
  • le linee guida per le ottimizzazioni.

Manutenzione e riparazione in passato erano collegate alla manutenzione generale dell’impianto. Nei compressori, specialmente negli alternativi si è generalmente adottato la strategia di “manutenzione periodica”, che spesso provoca sprechi di risorse e influisce sulla durata di vita delle attrezzature.

La manutenzione RCM (Reliability Centered Maintenance) basata su criteri di affidabilità è sempre più utilizzata anche per compressori come base per la gestione dell’integrità. È un approccio analitico. Considera le modalità e le ra­gioni di problemi di funzionamento del sistema e relativi componenti per deci­dere le attività di intervento di manutenzione. Queste sono basate su decisioni logiche per giungere alla modifica del tempo di intervento, la manutenzione ed eventuali sostituzioni da effettuare, grazie alla validità del monitoraggio delle condizioni effettive di funzionamento.

La RCM considera anche l’impatto di ogni guasto sui componenti e sugli effetti su altri parti e sistemi.

Valutazione dell’efficacia della gestione dell’integrità

Il team di ingegneria della manutenzione effettua ogni anno un’analisi statistica degli interventi. I ri­sultati contribuiscono a valutare ed ottimizzare:

  • la gestione della manutenzione e delle parti di ricambio;
  • il carico di lavoro del personale;
  • l’efficienza lavorativa;
  • la disponibilità dei dati.

Conclusioni

Con l’aumento della domanda di energia del gas naturale, della sicurezza e della stabilità opera­tiva dei compressori alternativi e centrifughi, è stata dedicata maggiore attenzione alla gestione dell’integrità dei macchinari per una prevenzione dei problemi, riducendo così i rischi operativi e permettendo un funzionamento sicuro e tran­quillo. La gestione dell’integrità è legata all’appli­cazione e deve essere conforme alle caratteristi­che dei compressori e ai requisiti operativi.

Nella gestione dell’integrità bisognerebbe presta­re attenzione ad avere informazioni dettagliate e aggiornate di un database e stabilire procedure di RCM. I dati sono il primo passo per implemen­tare la gestione dell’integrità ed è anche il più im­portante.

La precisione e l’integrità dei dati limitano l’a­nalisi e la valutazione del processo successivo. L’analisi dei dati promuove lo sviluppo continuo del flusso di lavoro di integrità e garantisce l’im­plementazione della gestione stessa dell’integri­tà. Pertanto, il database dei macchinari dovrebbe coprire tutte le informazioni in tutto il ciclo di vita dei suoi componenti e garantire la precisione, i dettagli e l’aggiornamento.

Il tradizionale ciclo di fermate programmate e preventive porta a problemi di eccesso o scarsa manutenzione con conseguenze sull’affidabilità delle unità e dell’impiego di manodopera.

L’utilizzo della RCM può essere più efficace e dare alla direzione un approccio più scientifico, per garantire che i componenti del compres­sore siano efficienti e stabili per continuare a lavorare.

 

Lin Song, Senior Research Engineer, Petrochina Pipeline Company
Chen Jian, PhD, Senior Research Engineer, Project Manager, Petrochina Pipeline Company
Enzo Giacomelli, Compressor Consultant

Pubblicato il Febbraio 9, 2018 - (1692 views)
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