Cojinetes de Deslizamiento Motores Eléctricos Rusos

Transcripción

1 Cojinetes de Deslizamiento Motores Eléctricos Rusos Yacimiento de Petróleo Planta de Inyección de Agua Catriel Río Negro Argentina Autor : Ing. Pedro José Barrionuevo 1

2 Contenido del trabajo Objetivos Ubicación geográfica Proceso productivo del petróleo Descripción de la planta de inyección de agua Descripción del problema Evolución de los sistemas de cojinetes Sistema Original (Año < 2.002) Modificación del Sistema Original (Año <> 2.002/2.004) Revamping del Sistema de Cojinetes (Año <> 2.004/2006) Resultados Conclusiones 2

3 Objetivos del Proyecto Mejorar la Confiabilidad y Disponibilidad de los equipos de bombeo Incrementar Capacidad Técnica del personal de mantenimiento Desarrollo de Servicios Técnicos calificados Revamping del Sistema de Cojinetes 3

4 NEUQUEN MENDOZA LA PAMPA U.E.. RDLS Yacimiento Señal Picada Provincia de Río R o Negro Argentina LA PAMPA RIO NEGRO RIO NEGRO 4

5 Proceso Productivo Yacimiento de Extracción n de Petróleo Planta de Inyección n de Agua Planta de Tratamiento de Petróleo Pozo Inyector de Agua Pozo Productor de Petróleo 5

6 Pozo productor de petróleo Sistema de extracción Bombeo mecánico (AIB) 6

7 Planta de Inyección n de Agua Yacimiento Señal Picada 7

8 Descripción Actual de la Planta Inyección diaria Q= P=105 kg/cm2 en 100 pozos inyectores 7 equipos principales de bombeo (motor + bomba), una sola bomba de reserva Bombas : Americanas de 9 etapas, Q=200 P=110 kg/cm2 Motores eléctricos : 5 Rusos, asincrónicos de 800 KW 3000 rpm 6 kv IP23 Cojinetes de deslizamiento lisos auto-lubricados (originales eran con lubricación forzada) Motores de bombas F y G (nuevos), asincrónico de 800 KW 3000 rpm 6 kv - IP54 Cojinetes auto-alineables, partidos y auto-lubricados por anillo pescador de aceite 8

9 Planta de Inyección de Agua AGUA 002 Bomba G UBICACIÓN U BICA CIÓN U BICA CIÓN UBICACIÓN U BICA CIÓN U BICA CIÓN BOMBA F BOMBA A BOMBA B BOMBA C BOMBA D BOMBA E Marca X Marca X Ruso Ruso Ruso Ruso Ruso G F A B C D E 9

10 Cojinetes tipo fijos/lisos Descripción del problema Lubricación tipo forzada exteriormente con bombas de circulación Aros levanta aceite de emergencia, con la finalidad de levantar una mínima cantidad de aceite ante una parada o arranque de la máquina Los equipos utilizan como lubricante hidráulico Turbina 32 Horas de uso acumulada Hs (33 años) Baja Confiabilidad y Disponibilidad Falta de mantenimiento Aumento de inyección de agua Problemas con las bases Pérdidas de aceite Aumento de vibrac. >20 mm/seg Problemas operativos Contaminación de aceite Aumento de temp. >90 C Mala calidad del cojinete Se trabajaba a la rotura Distorsión de carcaza Arrastre de material babbitt Problemas con las patas Falta de mant. predictivo (vib.) Arrastre y barras cortadas R 10

11 Evolución de los Sistemas de Cojinetes Revamping de cojinetes Modificación del Sistema <> Año 2005 / 2006 Sistema Original <> Año 2002 / 2004 < Año 2002 Cojinetes fijos / lisos con lubricación forzada exterior Cojinetes fijos y lisos autolubricados por anillos Cojinetes partidos auto-oscilantes auto-lubricados por anillo 11

12 Sistema Original 12

13 Sistema Original 13

14 Sistema Original 14

15 Modificación del Sistema Original Entre los años y se modificó el sistema de bancadas de los motores Cojinetes fijos/lisos, agregando 2 (dos) aros pescadores, ampliación depósito de aceite con chapa común (disipación de calor) Para la modificación se tomó como referencia los sistemas de los motores modernos Se implemento mantenimiento predictivo de vibraciones Resultados : Fueron peores que el sistema original, aumento de vibrac. y temp. Amentaron las pérdidas de inyección de agua por falta de equipos Aumentaron las pérdidas de producción de petróleo Baja Disponibilidad y Confiabilidad de equipos Aumentaron los costos de operación y mantenimiento correctivo 15

16 Modificación del Sistema Original 16

17 Modificación del Sistema Original Plano del motor con sistema de cojinetes liso/fijo y auto-lubricado 17

18 Modificación del Sistema Original Porta-Cojinete Interior de Cojinete Aros levanta aceite Cojinete 18

19 Modificación del Sistema Original Valores RMS globales de velocidad (mm/seg) y fase Acople Los valores según norma ISO 2372 son inaceptables 19

20 Modificación del Sistema Original Espectros de velocidad (mm/seg) RMS 1V LOA del motor Predominio velocidad de giro Valor Vel. = 16 mm/seg 20

21 Modificación del Sistema Original Problemas y Causas de fallas Fallas del sistema de lubricación Altas temperaturas de trabajo del cojinete, >90 C Desalineación entre cojinetes y porta-cojinetes Desbalanceo del rotor Elevados costos de mantenimiento y reparaciones Muchas horas de mano de obra Baja calidad de los materiales de los cojinetes Desgaste, terminación y medidas de ejes Soltura de patas del motor Soltura de base, flojas (Peso carga dinámica 3 veces) Falta de profundidad técnica Falta de análisis de causas de la falla Arrastre del rotor en el paquete magnetico y Barras cortadas del rotor 21

22 Barras cortadas del rotor del motor Ruso NS

23 Daño del estator Causa desalineación de cojinetes Rozamientos del ventilador del rotor en el estator Motor Ruso NS

24 Revamping del Sistema de Cojinetes 24

25 Revamping del Sistema de Cojinetes Los motores eléctricos modernos utilizan cojinetes de deslizamiento de babbitt, partidos, tipo auto-oscilantes (auto-alineables), auto-lubricado con anillos pescador de aceite y sin circulación externa Se descubrió que los sistemas de cojinetes y porta-cojinetes de los motores modernos son fabricados por empresas especializadas en la materia y no por las fábricas de las máquinas, existen tres grandes firmas a nivel mundial, Z, D y RZ, todas son de origen alemán Se buscó asesoramiento técnico externo de un especialista en la materia Se interactuó directamente con uno de los fabricante de cojinetes y portacojinetes para motores eléctricos Se estudio las condiciones técnicas de los motores existentes y su carga Se calcularon los parámetros y condiciones técnicas optimas del sistema de cojinetes y lubricación, con los fines de minimizar las vibraciones y bajar la temperatura de trabajo utilizando un sistema de cojinetes auto-oscilantes y autolubricados por salpicadura de aceite del anillo pescador 25

26 Revamping del Sistemas de Cojinetes Equipo Humano Interdisciplinario Mantenimiento de Plantas Ingeniería de Mantenimiento Operación de Plantas Ingeniería de Obras Predictivo de Vibraciones Especialista en motores eléctrico (parte mecánica) Reparador de motores eléctricos Especialista en fundaciones y bases de equipos Especialista en estudio de suelo 26

27 Revamping del Sistema de Cojinetes 27

28 Revamping del sistema de cojinetes Planilla Cálculos Técnicos del Cojinete nuevo 28

29 Revamping del Sistema de Cojinetes Plano del motor con sistema de cojinetes auto-alineable y auto-lubricado 29

30 Chequeo de alineación entre bancadas motor Ruso NS 1020 Porta-cojinetes y cojinetes PLANOS Y DIÁMETROS DE BANCADAS: ELEMENTOS INVOLUCRADOS: VALORES DE MEDICIÓN PORTA-COJINETE: COMPARACIÓN ENTRE BANCADAS: Bancada 1 (mm) 2 (mm) D1 135,07 135,03 Soporte N X+ X- Y+ Y- Plano 1 D2 D3 135,04 135,04 135,01 135,07 Soporte 1 0,000 0,000 0,000 0,000 D1 135,06 135,01 Soporte 2 1,173 0,000 2,360 0,000 Plano 2 D2 135,02 135,03 HUELGO DIAMETRAL = 0,16 mm D3 135,01 135,04 PELICULA DE ACEITE LIMITE = 0,0125 mm PELICULA DE ACEITE MINIMA = 0,053 mm 30

31 Revamping del Sistemas de Cojinetes Causa raíz Desalineación entre cojinetes y porta-cojinetes Patas del motor sueltas y a distintos niveles Problemas de rigidez de la base del motor Rotor desbalanceado Distorsión de carcaza Base suelta del conjunto motor-bomba Aporte excesivo de agua al terreno lindante al dado de H A de la base Problema de compactación de terreno en la base del conjunto 31

32 Revamping del Sistema de Cojinetes Mejoras Implementadas Revamping de cojinetes, tipo auto-alineables, partidos y autolubricado Rediseño de las tapas porta-cojinetes nuevos (centrado y alineación) Balanceo del rotor Reparación de la jaula del rotor Mejoras en las patas y bases del motor Cambio de bases del conjunto Motor-Bomba Minimización de pérdidas de agua en las bases y terreno lindante 32

33 Montaje de Motor Eléctrico Ruso Cojinetes Nuevos NS

34 Cojinetes nuevos auto-ocilantes Motor Ruso NS 1023 Implementación Año

35 Cojinete nuevos auto-ocilantes Motor Ruso NS 1022 Implementación Año

36 Revamping del Sistema de Cojinetes Espectros de velocidad (mm/seg) RMS 1H - Lado opuesto acople del motor Valor Vel. = 3,2 mm/seg 36

37 Valores de Vibraciones Implementación Octubre Motor Ruso 1023 Bomba D Hs. Marcha = Hs Temp. Amb. = 25 C Coj. Lado Acople = 2,6 74 C Coj. Lado Opuesto = 2,3 69 C 37

38 Resultados Vibraciones en carga < 5 mm/seg Temperaturas de trabajo < 70 Temp. Amb. de 25 C Alineanción de porta-cojinetes y cojinetes entre si Balanceo del rotor Implementación en los motores NS 1020, 1022 y 1023 Disminución del consumo de energía por rozamiento Bajo costo de mantenimiento Confiabilidad del Sistema 38

39 Conclusiones Costos de mano de obra, materiales, cojinetes, técnica, pruebas del nuevo sistema de cojinetes por cada motor : U$S ,00 (motor nuevo U$S ,00 + XXX) La implemenatción de los cojinetes autooscilantes y autolubricados en los motores eléctricos Ruso solucionó el problema de fondo de los motores eléctricos Rusos 39

40 Fin Muchas Gracias por su Atención 40