Bomba de Resíduo de Vácuo Bruto Experimenta Falhas Repetitivas

Mar 27, 2023

Uma planta de processamento de petróleo bruto de uma refinaria tem uma unidade de vácuo bruto em operação desde 2014. Cada trem de processamento tem duas bombas de resíduos de vácuo de fundo de 460 quilowatts (kW). A bomba é monofásica com vazão nominal de 638 metros cúbicos por hora (m3/h), altura manométrica de 205 m e temperatura operacional em torno de 360 ​​C.

Este serviço é desafiador, considerando os ambientes de alta temperatura e confinamento bruto. A bomba em questão sofria de problemas de vibração e falhas reparadoras desde o comissionamento em 2014. A operação de campo relatou uma interrupção recente da bomba, que tirou uma das bombas em operação devido à alta vibração.

Revisão abrangente e solução de problemas foram conduzidas e revelaram que falhas de projeto e operações estavam afetando a confiabilidade da bomba.

As tendências de operação da bomba foram revisadas e comparadas com a curva do fabricante. A análise do funcionamento das bombas revelou que todas as bombas do mesmo projeto estavam operando com vazão inferior à nominal, quase 50% do ponto de melhor eficiência (BEP). Essa operação de baixa vazão destacou um problema de superdimensionamento do equipamento, o que contribuiu para a baixa confiabilidade das bombas. Além disso, as tendências gerais de vibração mostraram um aumento gradual na vibração do revestimento desde o comissionamento.

As bombas foram desmontadas para observar mais de perto os componentes com falha. As seguintes conclusões foram feitas:

Erosão no lado de sucção e descarga foi encontrada no impulsor devido à recirculação de baixo fluxo de sucção e descarga.

Houve corrosão severa no impulsor.

O material do impulsor foi verificado e considerado como ferro fundido nodular austenítico A439 da American Society for Testing and Materials (ASTM).

O anel de desgaste do impulsor da extremidade de acionamento foi preso com o anel de desgaste da carcaça.

O anel de desgaste do impulsor da extremidade não acionada estava faltando.

A carcaça da bomba, feita de A487 CA6NM, estava em boas condições, não foram encontrados sinais de corrosão ou erosão.

A operação da bomba em baixa vazão, afastada do BEP, criou tensões nas bombas e introduziu recirculação de sucção e descarga conforme constatado nas inspeções do rotor.

Além disso, o material de construção da bomba estava em questão devido à corrosão encontrada no impulsor. O impulsor é feito de material de ferro fundido ASTM 439; o serviço bombeado é petróleo bruto em uma unidade de vácuo que contém enxofre elementar que pode causar corrosão em altas temperaturas. A quantidade de enxofre total em um petróleo bruto depende do campo de petróleo e varia de 0,05% a 14%. Valores de enxofre tão baixos quanto 0,2% são suficientes para criar corrosão por sulfetação em aços simples e aços de baixa liga.1

ASTM 439 contém 1,75% a 2,75% de cromo, conforme as curvas de McConomy Modificada abaixo da taxa de corrosão prevista a uma temperatura operacional de 360 ​​C, superior a 0,1 milímetros (mm)/ano sem considerar quaisquer outros fatores, como velocidade do fluido e partículas erosivas em os serviços. Todos os itens acima criaram e aceleraram um ambiente corrosivo.

A primeira sugestão é melhorar as condições de operação da bomba para operar mais próximo dos parâmetros de projeto. Em segundo lugar, o material do impulsor deve ser atualizado para, pelo menos, grau A487 CA6NM com uma porcentagem de cromo mais alta (11% a 14%), que terá melhor resistência à corrosão e eliminará a deficiência de material.

Luai A. Al-Fayez é um especialista em bombas com 25 anos de experiência na Saudi Aramco. Ele possui um certificado ISO 18736 CAT III para vibração.

Abdul-Mohsin Buluwi é bacharel em engenharia mecânica pela King Fahad University of Petroleum and Minerals. Ele é um engenheiro de equipamentos rotativos que trabalha no departamento de serviços de consultoria da Saudi Aramco. Para obter mais informações, visite www.aramco.com.