Održavanje neelektrične opreme tijekom rada pogona Maintenance of non-electrical equipment during production

Transcription

1 Stjepan Peretin: Održavanje neelektrične opreme tijekom rada pogona III. (c1 c5) Održavanje neelektrične opreme tijekom rada pogona Maintenance of non-electrical equipment during production Stjepan Peretin, mag. ing. mech. Ex-Agencija, Industrijska 25, Sveta Nedelja Sažetak Na primjeru zamjene statora vijčaste pumpe tijekom rada pogona rafinerije biodizela prikazan je postupak izvanrednog održavanja. Uzimajući u obzir tehnološku stranu procesa i sam postupak popravka opreme, prikazana je procedura interventnog održavanja tijekom rada pogona, poznato kao hot work postupak. Zahvaljujući osposobljenim djelatnicima, uz primjenu odgovarajućih postupnika i uporabu adekvatne opreme, postupak je obavljen bez zastoja i smanjenja proizvodnog kapaciteta. Prema HRN EN [1], održavanje je: "Kombinacija svih tehničkih, administrativnih i menadžerskih postupaka tijekom vijeka trajanja nekog elementa s ciljem zadržavanja ili vraćanja elementa u stanje u kojem može izvoditi zahtijevanu funkciju". Cilj održavanja je osiguravanje optimalnog stanja tehničkog sustava uz minimalne investicije. Zastoj se može spriječiti pravovremenim otkrivanjem potencijalnog kvara te postoji nekoliko različitih dijagnostičkih metoda: vizualni pregled, termografija, magnetske i ultrazvučne metode, metoda udarnih impulsa, penetrirajuće metode i sl. [2]. Navedeni pristupi osnova su praćenja promjena u sustavu i kao takvi najčešće se primjenjuju. Ključne riječi održavanje, neelektrična oprema, proizvodnja biodizela, hot work postupak Summary Procedure of periodic maintenance is shown using example of stator replacement on the progressing cavity pump during operational work of biodiesel refinery. Considering technical aspects of the process and procedure of part repairment, procedure of periodic replacement was shown during normal run of factory commonly known as hot work procedure. The whole procedure was performed without delay affect of production capacity, due to adequately prepared personnel, together with appropriate procedure and equipment. Keywords maintenance, non electrical equipment, biodiesel production, "hot work" procedure I. UVOD U želji da poveća efikasnost pogona korisnik se može naći na kušnji i posegnuti za rješenjima koja mogu ugroziti sigurnost. Kako ovakva praksa ne bi postala uobičajena, u nastavku će biti objašnjene osnove održavanja te procedura promjene dijela neelektrične opreme tijekom rada pogona rafinerije biodizela s ciljem održavanja kontinuiteta proizvodnog postupka. Namjera autora ovog teksta nije dati cjelovit opis sustava održavanja neelektrične opreme, već na opisu konkretnog postupka, popravka vijčaste pumpe, prikazati odgovarajuće sigurnosne mjere pri aktivnostima interventnog održavanja. II. ODRŽAVANJE Tijekom životnog vijeka uređaja postoji velika vjerojatnost za pojavu kvara, a kako bi se ona uklonila, korisnik poseže za jednom od metoda održavanja. Svrha održavanja nije samo uklanjanje kvara, zamjena i(ili) popravak dijelova sustava nego sprečavanje nastanka kvara. Slika 1. Vremenski prikaz razvoja modela održavanja tehničkih sustava [3] Razvoj tehničkih sustava tijekom vremena rezultirao je potrebom da se produlji njihov životni vijek uz veću pouzdanost. Organizacijsko vodstvo traži optimum radne sposobnosti sustava uz minimalna ulaganja. Postojeći modeli održavanja tehničkih sustava prikazani su na slici 1., a prema kronologiji nastanka, razlikujemo sljedeće modele: - korektivno održavanje, - preventivno održavanje, - logistički pristup, - terotehnološki pristup, - TPM, - održavanje po stanju, - plansko održavanje, - ekspertni sustav i - samoodržavanje. Za konkretan primjer uzet će se model korektivnog, preventivnog i(ili) održavanja po stanju. Ovi modeli uzimaju u obzir reakciju u slučaju pojave kvara ili uočavanje pojave promjene rada postrojenja koja će

2 Stjepan Peretin: Održavanje neelektrične opreme tijekom rada pogona III. (c2 c5) rezultirati kvarom prije planiranog termina zastoja radi održavanja. Prije same analize postupka održavanja tijekom rada pogona potrebno je upoznati proizvodni proces rafinacije biodizela, identificirati potencijalne opasnosti te pobliže prikazati sam predmet održavanja. III. POSTROJENJE BIODIZELA Biljna ulja poput repičina i sojina te reciklirano otpadno jestivo ulje najčešće se upotrebljavaju kao sirovina u proizvodnji biodizela [4]. Uz sirovinu upotrebljava se metanol, NaOH i KOH kao katalizator te aditivi za poboljšavanje svojstava. Tehnološki postupak proizvodnje metil estera masnih kiselina FAME (biodizel) može se podijeliti u nekoliko osnovnih cjelina: 1. skladištenje biljnih ulja, 2. priprema otopine katalizatora i njezino skladištenje, 3. rafinacija ulja, 4. I. faza transesterifikacije, 5. II. faza transesterifikacije, 6. vakuumsko uparavanje metanola, 7. ekstrakcija sapuna faza I., II. i III., 8. centrifugiranje, 9. vakuumska destilacija vode (sušenje FAME-a), 10. aditiviranje FAME-a i 11. filtriranje i skladištenje FAME-a. A. Tehnologija U postupku transesterifikacije triglicerida masnih kiselina u metil estere masnih kiselina (FAME) kao katalizator upotrebljava se otopina NaOH ili KOH u bezvodnom metanolu, što rezultira egzotermnom reakcijom gdje nastaje katalizator: NaOCH3 natrijev metilat ili KoCH 3 kalijev metilat. Rafinacija ulja obavlja se u reaktoru, vertikalnoj cilindričnoj posudi s miješalicom, odakle se prebacuje u vertikalni spremnik, separator. Separator predstavlja minimalno jedan spremnik u kojem se događa postupak izdvajanja lakših estera masnih kiselina koji se dalje obrađuju tijekom tehnološkog postupka i težeg glicerinskog pripravka koji se skladišti kao nusproizvod. U idućoj fazi transesterifikacije, uz prisutnost svježe dodane količine metanola i katalizatora, nakon uklanjanja najvećeg dijela glicerina (nastalog u I. fazi transesterifikacije), ponovno se intenzivira proces transesterifikacije. Zagrijani sirovi FAME prebacuje se u reaktor druge faze u koji se dodaje otopina katalizatora u metanolu te dolazi do reakcije reaktanata neizreagiranih triglicerida iz ulja s metanolom pa uz natrijev metilat nastaju metil esteri masnih kiselina i glicerin. Kao i u prvom koraku transesterifikacije, s dna reaktora sadržaj se prebacuje u separator gdje se na dnu odvaja glicerin koji se skladišti kao nusproizvod. Sirovi FAME obrađuje se procesom destilacije tijekom koje se uklanjaju svi lako isparivi materijali (metanol i voda). Poslije se dodaju antioksidans i aditivi radi boljih svojstava vezanih uz uporabu i skladištenje. Zatvoreni proces proizvodnje biodizela, kao i nusproizvoda glicerinskog goriva, odvija se na temperaturama znatno nižim od temperatura plamišta ulja i biodizela, ali višim od temperatura plamišta metanola i glicerinskog goriva, što je prikazano u tablici I. TABLICA I. TEMPERATURE PLAMIŠTA ZA POJEDINE MEDIJE U PROIZVODNJI BIODIZELA MEDIJ TEMPERATURE PLAMIŠTA [ C] Ulje (sojino, repičino) Glicerin Metanol 8 11 Aditiv 72 Biodizel (FAME) B. Crpka NETZSCH Predmet održavanja je vijčasta pumpa model NEMO 53 BY, smještena (slike 2. i 3.) ispod reaktora: posude s ugrađenom miješalicom i grijanjem, gdje počinje prvi stupanj transesterifikacije ulja. Radi ubrzavanja reakcije upotrebljava se katalizator natrijev metilat, a dobivena smjesa reaktanata metil estera masnih kiselina i glicerina se iz reaktora navedenom pumpom prebacuje u separator. Osnovni razlog upotrebe ove vrste pumpe jest što osigurava manje turbulentno strujanje dobivene smjese (u usporedbi sa zupčastim ili centrifugalnim pumpama), čime je olakšano odvajanje FAME-a i glicerina.

3 Stjepan Peretin: Održavanje neelektrične opreme tijekom rada pogona III. (c3 c5) Slika 3. Prikaz smještaja pumpe M3 u pogonu bočni prikaz Osnovne odlike pumpi iz serije NEMO BY su miran rad i neznatne vibracije. Pumpa se sastoji od rotirajućeg dijela (rotor) i mirujućeg dijela (stator). Rotor je metalna šipka u obliku spirale koja se okreće unutar statora. Unutarnji dio statora je elastomer koji je izrađen prema određenoj vrsti i temperaturi medija koji prolazi kroz njega, dok je vanjski dio obično metalna košuljica. Na slici 4. prikazani su dijelovi pumpe: 1. rotor, 2. stator, 3. vratilo, 4. brtve vratila, 5. usisni / tlačni dio i 6. blok reduktor. Slika 2. Prikaz smještaja pumpe M3 u pogonu prikaz ispod reaktora Slika 4. Prikaz osnovnih dijelova pumpe NEMO BY [5] Tijekom eksploatacije najčešće dolazi do oštećenja statora za koji proizvođač daje jamstvo do šest mjeseci. Kako bi se osigurao optimalni proizvodni kapacitet, opisana pumpa predstavlja poziciju na kojoj su najčešće potrebni zahvati popravka i promjene elemenata. IV. POSTUPAK ODRŽAVANJA TIJEKOM RADA Tijekom rada navedene pumpe polimerni dio statora postupno povećava volumen i otežava rad, što rezultira preopterećenjem motora i izbacivanjem zaštitnog elementa bimetalne motorne zaštite. Mogući su i drugi uzročnici kvara, poput istrošenosti statora ili pregrijavanja pumpe, no za potrebe ovog rada uzet je u

4 Stjepan Peretin: Održavanje neelektrične opreme tijekom rada pogona III. (c4 c5) obzir samo navedeni slučaj. Analiza neelektričnih uzročnika paljenja u smislu normi HRN EN i HRN EN nije predmet ovog rada. Tehnološki proces zahtijeva prebacivanje sadržaja reaktora u separator u 45 minuta pa je optimalni trenutak za izmjenu statora onaj kada učestalost prekida rada pumpe počinje ugrožavati ostvarivanje zadanog kapaciteta. Osnovna zamisao hot work postupka je kratkotrajni interventni zahvat na lokaliziranom dijelu postrojenja tijekom njegova rada. Prije samog zahvata potrebno je obaviti predradnje koje će omogućiti obavljanje zadanog posla, odnosno provesti odgovarajuće mjere za rad na siguran način. S tim u vezi potrebno je imati dozvolu za rad na siguran način [6] koja mora: definirati početak rada, definirati mjesto rada, definirati vrstu aktivnosti (npr. uporaba alata, zavarivanje, mjerenje itd.), propisati mjere za provjeru okolne atmosfere uz evidentiranje rezultata, propisati mjere za nadzor potencijalnih izvora ispuštanja zapaljivih tvari, definirati mjere za slučaj opasnosti, definirati završetak valjanosti dozvole za rad. To uključuje i osiguranje ispravnosti opreme za mjerenje koncentracije eksplozivne atmosfere, rad ventilacijskog sustava, opreme za demontažu te odgovarajuće osposobljene djelatnike. Cilj postupka je odrađivanje zamjene statora u navedenom intervalu bez zastoja proizvodnog procesa i istodobno neugrožavanje imovine i djelatnika. Završetkom procesa pražnjenja reaktora deaktivira se predmetna pumpa i počinje s postupkom promjene statora. Zatvaranjem ventila V 1 izlaz iz reaktora i V 2 ulaz u separator (slika 5) lokalizira se navedeni cjevovod na ulaz i izlaz pumpe. Slika 5. P&ID shema cjevovoda Spajanjem gumene cijevi na ventil V i koji je smješten na samoj pumpi omogućeno je istjecanje medija iz pumpe i cjevovoda između ventila V 1 i V 2 na prihvatljivu poziciju u prostoriju bez potencijalnih uzročnika paljenja eksplozivne atmosfere, što je prikazano na slici 6. Ventil V o omogućuje odzračivanje sustava i ubrzava istjecanje medija. Ovim postupkom umanjeno je potencijalno širenje eksplozivne atmosfere u okolinu, što omogućuje nesmetanu promjenu opreme, uz ispunjenje propisanih uvjeta za rad na siguran način. Slika 6. Lokalni tlocrt situacije Sam postupak izvlačenja statora obavlja se adekvatnom neiskrećom opremom priručne izrade od užadi i koloture, nakon čega se istrošeni dio deponira prema predviđenom postupku zbrinjavanja. Postupak ugradnje novog statora provodi se znatno lakše i brže s obzirom na to da je on niže temperature od istrošenog i premazan uljem radi lakše montaže. Postupak se provodi prema uputi za korištenje proizvođača i ne predstavlja potencijalni izvor paljenja. Ugradnjom statora spaja se preostali dio cjevovoda i zatvara ventil V i i otvara ventil V 2. Kada sadržaj iz cjevovoda počinje izlaziti kroz gumenu cijev koja je spojena na ventil V o, zatvara se navedeni ventil i otvara ventil V 1. Time je osigurana pumpa od "rada na suho" i ako nema pojave curenja na prethodno rastavljenim spojevima, moguć je nesmetan nastavak rada pogona. Nakon završetka postupka potrebno je odspojiti gumenu cijev s ventila Vo i isprazniti sadržaj gumene cijevi prema predviđenom postupku te očistiti mjesto rada. V. ZAKLJUČAK Shvaćamo li tehnološki proces, možemo uočiti odgovarajući trenutak za obavljanje interventnih zahvata poput navedenog. Uz potrebnu opremu i adekvatno osposobljene djelatnike moguće su intervencije u pogonu tijekom njegova rada. Preporučuje se izbjegavanje ove vrste intervencije, no ako se ne može odgoditi, valja ozbiljno i savjesno pristupiti postupku te ga obaviti tako da ne izaziva opasnost za ljude i imovinu. Ako postoji češća potreba za ovakvom vrstom aktivnosti, vrlo je bitno da su svi sudionici zaduženi za njezinu provedbu osposobljeni i imaju iskustva u obavljanju navedenog zahvata. Time se umanjuje

5 Stjepan Peretin: Održavanje neelektrične opreme tijekom rada pogona III. (c5 c5) mogućnost pogreške, a pismena procedura može poslužiti kao dodatni podsjetnik. Pojedini slučajevi zahtijevaju privremeno zaustavljanje pogona ili barem jednog dijela, no osnovni cilj ostaje isti: izvršavanje postupka na način koji neće ugroziti ljudske živote ni imovinu. LITERATURA [1] HRN EN 13306: 2011, Održavanje -- Nazivlje u održavanju [2] T. Pakasin: Dijagnostika u održavanju, FSB, Zagreb, [3] D. Lisjak: Aktivnosti održavanja u Ex ugroženom prostoru materijal za seminar iz protueksplozijske zaštite [4] S. Peretin: Održavanje opreme u eksplozivnim prostorima, diplomski rad, FSB, Zagreb, [5] [6] HRN EN : 2014, Eksplozivne atmosfere dio: Pregled i održavanje električnih instalacija