Kriittisten korkeapainelaitteiden kunnonvalvonnan kehitys
Hirvonen, Anttoni (2019)
Diplomityö
Hirvonen, Anttoni
2019
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019101032180
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019101032180
Tiivistelmä
Tässä tutkimuksessa kartoitettiin UPM Lappeenrannan biojalostamon kriittiseen korkeapaineosaan menetelmiä, joilla kunnonvalvontaa voidaan kehittää. Tulokset jakautuivat osioihin, joita olivat vikaantumismekanismien ja sopivien kunnonvalvontamenetelmien valinta RBI -analysointimenetelmien avulla sekä toimenpiteet kriittisten korkeapainelaitteiden seurantasuunnitelman muodostamiseksi.
Vikaantumismekanismeiksi laitteissa havaittiin prosessikemikaaleista johtuvat korroosio ja jännityskorroosio, korkeista lämpötiloista johtuvat mekaaniset vikaantumiset ja ikääntymisestä johtuvat mekaaniset vikaantumiset, valmistusvirheet sekä inhimillisestä virheestä johtuvat vikaantumiset. Nämä vikaantumismekanismit olivat myös kirjallisuuden ja riskianalyysin mukaan kriittisimmät laitteiden vikaantumisen kannalta.
Tutkimusmetodina käytettiin asiantuntijahaastatteluja, kirjallisuuskatsausta sekä kokeellista osuutta. Asiantuntijahaastattelujen, kirjallisuuden ja kokeellisen osion perusteella esitetään jatkuvien akustisen emission mittausten sekä jatkuvien korroosiomittausten lisäystä kriittisiin korkeapainelaitteisiin. Kokeellisessa osiossa testatuista menetelmistä vaiheistettua ultraääntä sekä EMAT-ultraääntä esitetään jatkossa suoritettavaksi käynnin ja valmistuksen aikana varsinkin pinnoitetuille painelaitteille. Jatkuvan kunnonvalvonnan ja tarkastusten avulla voidaan kehittää merkittävästi kohdeyrityksen kriittisten korkeapainelaitteiden kunnonvalvontaa ja luotettavuutta.
Määräaikaisen painekokeen määräajan pidentämiseksi ehdotetaan seurantasuunnitelman tekemistä kriittisessä korkeapainekierrossa sijaitseville kuudelle reaktorille. Seurantasuunnitelma muodostetaan lisäämällä reaktorit jatkuvan kunnonvalvonnan piiriin ja käynnin aikana suoritetaan tarkastussuunnitelman mukaisesti NDT-tarkastuksia. Korroosion kontrollointi dokumentaatio -ohjelmaa esitetään aloitettavaksi prosessissa korrosoivien aineiden tunnistamiseksi. In this study possibilities for condition monitoring development was studied for UPM Lappeenranta biorefinery’s maintenance team. Results were divided in different sections that were identifying failure mechanisms, selection of suitable condition monitoring methods for failure mechanisms by utilizing RBI-analytical tools and further actions for forming a monitoring plan.
Failure mechanisms for critical high-pressure equipment are corrosion and stress corrosion cracking due to process chemicals, mechanical failures due to high temperature, mechanical failures due to ageing, failures due to manufacturing errors and human errors. Literature review and risk analysis also showed that these mechanisms were the most critical.
Research methods of this study consists of literature review combined with interviews with experts from the field of inspections and failure mechanisms, and experimental case studies. Implementing online acoustic emission condition monitoring and online corrosion condition monitoring for critical high-pressure equipment is presented as a result of literature review and interviews. Results from experimental case studies shoes that phased array ultrasonic testing and EMAT-ultrasonic testing is relevant to be done during operation and during manufacturing phase especially for coated pressure equipment.
Forming a monitoring plan for rescheduling periodic pressure test is presented for six reactors that are located in critical high-pressure section of the target company. Monitoring plan is formed by implementing reactors to online condition monitoring circle and by NDT-inspections during operation. Corrosion control documenting program is presented to be started inside target company for establishing corrosion loops from the process.
Vikaantumismekanismeiksi laitteissa havaittiin prosessikemikaaleista johtuvat korroosio ja jännityskorroosio, korkeista lämpötiloista johtuvat mekaaniset vikaantumiset ja ikääntymisestä johtuvat mekaaniset vikaantumiset, valmistusvirheet sekä inhimillisestä virheestä johtuvat vikaantumiset. Nämä vikaantumismekanismit olivat myös kirjallisuuden ja riskianalyysin mukaan kriittisimmät laitteiden vikaantumisen kannalta.
Tutkimusmetodina käytettiin asiantuntijahaastatteluja, kirjallisuuskatsausta sekä kokeellista osuutta. Asiantuntijahaastattelujen, kirjallisuuden ja kokeellisen osion perusteella esitetään jatkuvien akustisen emission mittausten sekä jatkuvien korroosiomittausten lisäystä kriittisiin korkeapainelaitteisiin. Kokeellisessa osiossa testatuista menetelmistä vaiheistettua ultraääntä sekä EMAT-ultraääntä esitetään jatkossa suoritettavaksi käynnin ja valmistuksen aikana varsinkin pinnoitetuille painelaitteille. Jatkuvan kunnonvalvonnan ja tarkastusten avulla voidaan kehittää merkittävästi kohdeyrityksen kriittisten korkeapainelaitteiden kunnonvalvontaa ja luotettavuutta.
Määräaikaisen painekokeen määräajan pidentämiseksi ehdotetaan seurantasuunnitelman tekemistä kriittisessä korkeapainekierrossa sijaitseville kuudelle reaktorille. Seurantasuunnitelma muodostetaan lisäämällä reaktorit jatkuvan kunnonvalvonnan piiriin ja käynnin aikana suoritetaan tarkastussuunnitelman mukaisesti NDT-tarkastuksia. Korroosion kontrollointi dokumentaatio -ohjelmaa esitetään aloitettavaksi prosessissa korrosoivien aineiden tunnistamiseksi.
Failure mechanisms for critical high-pressure equipment are corrosion and stress corrosion cracking due to process chemicals, mechanical failures due to high temperature, mechanical failures due to ageing, failures due to manufacturing errors and human errors. Literature review and risk analysis also showed that these mechanisms were the most critical.
Research methods of this study consists of literature review combined with interviews with experts from the field of inspections and failure mechanisms, and experimental case studies. Implementing online acoustic emission condition monitoring and online corrosion condition monitoring for critical high-pressure equipment is presented as a result of literature review and interviews. Results from experimental case studies shoes that phased array ultrasonic testing and EMAT-ultrasonic testing is relevant to be done during operation and during manufacturing phase especially for coated pressure equipment.
Forming a monitoring plan for rescheduling periodic pressure test is presented for six reactors that are located in critical high-pressure section of the target company. Monitoring plan is formed by implementing reactors to online condition monitoring circle and by NDT-inspections during operation. Corrosion control documenting program is presented to be started inside target company for establishing corrosion loops from the process.