Запобігання розриву відцентрового насоса від надмірного тиску

Малюнок: Схема підвищення тиску при закритому клапані, викликаного закриттям випускного клапана, що призводить до розриву корпусу насоса та викиду середовища

Більшість розривів корпусу насоса спричинені напором (наростання тиску при закритому клапані), помилковим дистанційним запуском і несправністю автоматичних блокувань. У цій статті розглядаються сценарії ручного, дистанційного та автоматичного запуску/зупинки, щоб пояснити перевірку клапана, робочі процедури та технічне обслуговування блокування приладів, що запобігаєвідцентровий насосвипадки розриву надлишкового тиску.Теффікозавжди надає пріоритет безпеці роботи відцентрових насосів і надає повні вказівки щодо безпечної експлуатації та технічного обслуговування щодо небезпеки розриву корпусу насоса. Щоб принципово уникнути таких інцидентів, не можна покладатися лише на апаратний захист; перевірка клапана, дистанційне підтвердження та автоматичне блокування повинні застосовуватися до кожної операції запуску/зупинки.

Основні причини розриву насоса

Напір (працює проти закритого клапана) є фізичною першопричиною переважної більшості розривів корпусу насоса, і автоматичні системи керування посилюють цей ризик:

• Запускаючи насос із закритими впускним і випускним клапанами, робоче колесо безперервно перемішує захоплену рідину; механічна енергія перетворюється на тепло, рідина випаровується і тиск підвищується, і протягом короткого часу він перевищує номінальний тиск корпусу насоса;
• Коли насос запускається дистанційно з центральної диспетчерської, оператори не можуть підтвердити стан клапана на місці, що полегшує запуск наосліп після технічного обслуговування, коли клапани не були скинуті;
• Коли відбувається автоматичний запуск за рівнем, клапани лінії можуть бути закриті для технічного обслуговування, і насос тоді працює під тиском без нікого на місці;
• Блокування низького потоку та високої температури, які залишаються некаліброваними протягом тривалого часу, не захищають, і система не може автоматично вимкнутись і скинути тиск після надлишкового тиску.

Випадок промислової аварії

На малому та середньому резервуарах для зберігання хімічної сировини після завершення технічного обслуговування відцентрового насоса-накопичувача ремонтна бригада відновила роботу обладнання, але забула відкрити нагнітальний клапан, після чого перевела насос в автоматичний режим. Насос запускався та зупинявся автоматично на основі сигналів рівня бака, без нікого на місці. Коли рівень бака піднявся до заданого значення, система ПЛК автоматично запустила відцентровий насос. Рідина в герметичній камері насоса постійно перемішувалась робочим колесом; всього за 90 секунд середовище швидко нагрілося і випарувалося, а тиск всередині насоса продовжував зростати. Оскільки блокування низького потоку заводу не було відкалібровано понад два роки, його датчик заклинив і вийшов з ладу, а захист від відключення не спрацював. Зрештою корпус насоса розірвався, і високотемпературне середовище розбризкувалося назовні, знищуючи обладнання на місці та змушуючи аварійно зупинити виробничу лінію, що призвело до значних втрат на ремонт і простої. У звіті про розслідування інциденту визначено дві першопричини: неможливість повторно перевірити стан клапана на місці після технічного обслуговування та блокування безпеки, яке давно не перевірялося.

Висновок: робота без нагляду + клапани не скинуті + несправні блокування — розрив був результатом лише комбінації цих трьох факторів, і його можна було б уникнути, якби контролював будь-який із них.

Ручний запуск насоса на місці: перевірка положення клапана є першою лінією захисту

Ретельно перевірте стан усіх клапанів

Перед запуском насоса кожен лінійний клапан повинен бути підтверджений пункт за пунктом, щоб запобігти запуску із закритими клапанами:

• Основна технологічна лінія: тримайте всмоктувальний клапан повністю відкритим, щоб забезпечити плавне надходження рідини в камеру насоса;
• Тримайте всі допоміжні клапани, такі як вентиляційні клапани, зливні клапани та продувні клапани, закритими;
• Відкрийте повітряний випускний клапан корпусу насоса, щоб завершити заливку та вентиляцію, видалити все повітря з насоса та запобігти кавітації та сухому ходу;
• Тримайте випускний клапан трохи відкритим або повністю закритим; Ніколи не запускайте насос, коли вхідний і вихідний отвір одночасно заблоковані.

Включіть перевірки клапанів у стандартизований контрольний список

Положення відкритого/закритого клапана є критичними контрольними точками для забезпечення безпечної роботи насоса та мають бути формалізовані в робочих інструкціях обладнання та контрольних списках запуску. Оператори повинні підтверджувати кожен елемент, відмічаючи його, усуваючи залежність від досвіду та зменшуючи людські помилки за допомогою інституційного контролю.

Пуск насоса з дистанційного центрального керування: підтвердження на місці має важливе значення

Дистанційний запуск є високочастотним сценарієм для розривів через підвищення тиску; покладаючись виключно на екран центрального керування, неможливо підтвердити фактичні умови на місці:

• Перш ніж диспетчерська видасть команду запуску, насос не можна запускати одним клацанням;
• Якщо оператори не можуть виїхати на місце для перевірки клапанів, необхідно призначити інспектора на місці, щоб фізично підтвердити, що всі клапани повернуто в правильні положення;
• Лише після отримання підтвердження на місці центральне керування може видати команду запуску, запобігаючи невідповідності між екраном керування та фактичним станом клапана на місці.

Насоси з автоматичним пуском/зупинкою: зосередьтеся на запобіганні перезапуску клапанів після технічного обслуговування

Багато насосів для спорожнення резервуарів покладаються на контрольно-вимірювальні прилади рівня та програми ПЛК для автоматичного запуску/зупинки та роботи без нагляду, що ще більше підвищує ризик.

Перед увімкненням автоматичного режиму обов’язкова повторна перевірка на місці

Після технічного обслуговування або роботи з трубопроводом, а також перед перемиканням в автоматичний режим керування, усі клапани необхідно ще раз перевірити на місці: вхідний клапан повністю відкритий, випускний клапан у початковому заданому положенні та всі вентиляційні клапани закриті. Типовий сценарій ризику: коли рівень бака досягає високої точки, система автоматичного керування запускає насос, але випускний клапан після технічного обслуговування залишається закритим, створюючи безпосереднє підвищення тиску, що спричиняє розрив корпусу насоса протягом короткого часу.

Покладіться на блокування контрольно-вимірювальних приладів, щоб усунути проміжок роботи без нагляду

Щоб запобігти автоматичному запуску насоса при закритих вентилях магістралі, необхідно встановити повний комплект захисних пристроїв:

• Блокування низького потоку: контролює потік у лінії; коли нульовий потік зберігається протягом тривалого періоду, він ідентифікує це як роботу без напору та автоматично відключає живлення двигуна;
• Високотемпературне блокування: контролює температуру корпуса насоса; коли підвищення температури від підвищення тиску досягає порогового значення, він негайно вимикається, щоб припинити випаровування рідини та тиск;
• Блокування надлишкового тиску: коли тиск нагнітання перевищує межу, він запускає відключення, працюючи разом із запобіжним клапаном для подвійного захисту;
• Тестування планового технічного обслуговування: калібруйте систему блокування за фіксованим місячним графіком, імітуйте умови нульового потоку та надлишкового тиску та підтверджуйте, що функції захисту працюють правильно, усуваючи сліпі зони безпеки, спричинені замиканням датчиків і невдалими програмами блокування.

Апаратна зупинка: подвійний програмно-апаратний захист від розриву корпусу насоса

Операційні засоби керування усувають людські помилки, тоді як апаратний захист утримує останню лінію безпеки:

• Встановіть на нагнітанні насоса запобіжний клапан або розривну мембрану, яка автоматично скидає тиск під час надлишкового тиску та скидає високий тиск усередині насоса;
• Встановіть рециркуляційну лінію з мінімальним потоком, щоб запобігти безперервній роботі насоса протягом тривалого періоду часу при низькій витраті та перегріві рідини;
• Під час транспортування легкозаймистих або вибухонебезпечних речовин використовуйте вибухозахищений двигун, забезпечте належне статичне заземлення та запобігайте хімічному вибуху після витоку середовища;
• Регулярно виконуйте перевірку товщини стінок і негайно замінюйте корпуси насосів, які стоншилися від корозії або з’явилися тріщини, щоб уникнути передчасного розриву, спричиненого зниженням несучої здатності корпусу.

Поширені помилки в щоденній експлуатації та обслуговуванні

• Помилка: контролювати потрібно лише ручний запуск; автоматичні насоси не вимагають перевірки на місці. З автоматичним пуском/зупинкою немає ручного нагляду, і ризик простою через неповну перевірку та скидання клапана насправді більший; клапани повинні бути повторно перевірені на місці перед запуском автоматичного режиму.
• Помилкове уявлення: після встановлення блокувань подальша увага не потрібна. Домішки можуть легко заблокувати датчики тиску та витрати; Тривала відсутність тестування призводить до збою блокування, через що система не може автоматично вимкнутися під надлишковим тиском.
• Помилкове уявлення: короткочасний безвихідний запуск не є великою проблемою. У герметичній камері насоса рідина нагрівається і випаровується протягом десятків секунд, тиск різко стрибає, і інцидент розвивається надзвичайно швидко.

Резюме: Як запобігти розриву корпусу насоса

Вся система захисту складається з трьох рівнів:

• Рівень 1 — Оперативний контроль:Перевірте клапани по елементах під час запуску на місці; віддалений запуск повинен поєднуватися з підтвердженням на місці; повна повторна перевірка клапана перед включенням автоматичного режиму; і оформити контрольні пункти в письмовому контрольному списку;
• Рівень 2 — захист від автоматичного керування:Обладнати блокування низького потоку, високої температури та надлишкового тиску; регулярно проходити тестування; і уникайте безперервної роботи без нагляду;
• Рівень 3 — Апаратна зупинка:Встановіть пристрої для скидання тиску та лінії рециркуляції та регулярно перевіряйте корпус насоса на корозію.

Переважна більшість поломок відцентрових насосів є не проблемами якості обладнання, а результатом неправильної роботи клапана в поєднанні з несправністю захисту автоматичного керування.Теффікорекомендує підприємствам стандартизувати управління безпекою в трьох режимах запуску/зупинки — ручному, дистанційному та автоматичному — запровадити повний захист процесу безпеки та постійно зменшувати небезпеку безпеці виробництва, спричинену розривом корпусу насоса через надлишковий тиск.