Diferenças na manutenção e desativação de compressores de hidrogénio em diferentes setores

A manutenção de compressores de hidrogénio envolve as duas fases de maior risco em todo o ciclo de vida do equipamento: a manutenção e a desativação. Ao contrário das inspeções de rotina e da análise de óleo, estas duas fases exigem que o equipamento seja completamente desmontado ou removido permanentemente do sistema; erros operacionais podem levar diretamente a fugas e explosões de hidrogénio. As directrizes da ANZIGA para instalações de hidrogénio gasoso estipulam explicitamente que todos os sistemas de gás inflamável devem ser purgados com azoto antes da introdução de ar e que a entrada de ar deve ser evitada durante o arranque dos compressores de hidrogénio, uma vez que a mistura de ar com hidrogénio forma uma mistura explosiva. Embora este princípio se aplique universalmente a todos os setores, os padrões operacionais específicos variam significativamente.

A indústria cloro-álcali apresenta um conjunto de circunstâncias particularmente singular. Os compressores de hidrogénio, os compressores de cloro, os fornos de HCl e os permutadores de calor de grafite constituem uma combinação altamente especializada de equipamentos neste setor. A saída do compressor de hidrogénio está equipada com um alarme de alta pressão e uma válvula automática de alívio de pressão; o sistema de hidrogénio também deve estar equipado com linhas de purga intermitente de azoto para os procedimentos de arranque e paragem. Em caso de falha do compressor de cloro, um encravamento deve desligar o transformador retificador para interromper o fornecimento de energia às células de eletrólise. Assim sendo, antes da manutenção ou desmontagem, todos os equipamentos deste sistema devem ser desligados, e o isolamento e a purga do sistema devem ser realizados de forma coordenada; a manutenção do compressor de hidrogénio não pode ser programada como uma operação isolada.

Diferenças entre setores na manutenção de compressores de hidrogénio

Na indústria petroquímica, a manutenção de compressores de hidrogénio envolve principalmente revisões gerais, com o foco principal na correção do desgaste causado pela operação contínua. Quando a Burckhardt Compression reparou os compressores de hidrogénio na unidade de hidrocracking da Refinaria Mathura da IOCL, na Índia, os casquilhos da extremidade mais pequena das bielas do terceiro estágio bloqueavam repetidamente, impedindo a reinicialização dos compressores. A equipa de manutenção reparou e modificou o furo da extremidade mais pequena da cruzeta e os furos das extremidades maior e menor das bielas. O custo dos componentes reparados foi de apenas 40% do custo das peças novas, enquanto o tempo médio entre avarias foi alargado. As revisões dos compressores alternativos exigem a desmontagem sequencial — começando pelas válvulas, cabeça, cruzeta, pistão, bielas e cambota — sendo os principais pontos de controlo a medição precisa da folga entre o pistão e a camisa do cilindro e a circularidade e cilindricidade dos munhões da cambota.

As reparações em compressores de hidrogénio em postos de abastecimento concentram-se em compressores de diafragma. Um estudo baseado em dados operacionais reais indica que as avarias nos compressores de diafragma são causadas principalmente por fadiga cíclica e anormalidades no sistema hidráulico, com ciclos frequentes de arranque e paragem a acelerar a rutura do diafragma. Durante as reparações, o óleo hidráulico deve ser drenado de volta para o cárter antes de desmontar o bloco de cilindros e a câmara do diafragma para substituir o diafragma e voltar a apertar o conjunto. Os equipamentos importados enfrentam frequentemente desafios devido à falta de ferramentas especializadas e documentação técnica.

A manutenção de compressores de hidrogénio nas indústrias eletrónica e de semicondutores está sujeita a requisitos de limpeza extremamente rigorosos. A manutenção deve ser realizada num ambiente de sala limpa, e todos os materiais dos componentes em contacto com o hidrogénio devem ser cuidadosamente selecionados para evitar a contaminação por desgaseificação. A verificação da taxa de fuga pós-manutenção deve atingir um nível de 10⁻⁹ Pa•m³/s. A manutenção na metalurgia do hidrogénio concentra-se em restaurar a precisão das máquinas pesadas. Nas centrais de hidrogénio DRI (redução direta de hidrogénio), a integridade da vedação dos compressores de hidrogénio é um item crítico de manutenção; as vedações de gás seco duram normalmente 25.000 a 35.000 horas de funcionamento em condições limpas de hidrogénio DRI. As superfícies de vedação são frequentemente inspecionadas quanto a fissuras microscópicas através de testes de líquido penetrante, e os parafusos devem ser apertados por etapas, seguindo uma sequência diagonal.

Diferenças industriais na remoção de compressores de hidrogénio

O principal objetivo da remoção de compressores de hidrogénio é conseguir o isolamento completo dos equipamentos e sistemas e garantir a eliminação ambientalmente correta, tudo em condições de absoluta segurança. O documento EIGA 137/20 refere que as instalações de hidrogénio geralmente empregam um design modular; após a remoção, cada unidade independente pode ser retirada por completo e avaliada para possível reutilização. Os equipamentos que não possam ser reutilizados devem ser desmontados, separados para reciclagem e as restantes peças eliminadas em conformidade com as normas de gestão de resíduos.

A remoção do compressor de hidrogénio nos postos de abastecimento de hidrogénio é diretamente regida pela norma GB 50516. Os reservatórios de pressão de armazenamento de hidrogénio, os compressores e as tubagens devem ser purgados com azoto com uma pureza de pelo menos 99,2% antes da operação inicial, antes dos trabalhos a quente durante a manutenção ou antes e depois de paragens prolongadas. Após a purga, as amostras devem ser analisadas e o trabalho só pode prosseguir quando o teor de oxigénio no azoto não exceder 0,5%. Os alarmes de concentração de hidrogénio no posto devem manter-se operacionais durante a remoção até que o sistema esteja completamente inertizado.

A remoção de compressores de hidrogénio nos setores de armazenamento de energia e semicondutores eletrónicos exige uma maior atenção à rastreabilidade dos materiais. A fragilização por hidrogénio é um risco potencial importante para os componentes metálicos em ambientes de hidrogénio de alta pressão; mesmo o aço inoxidável austenítico ou as ligas à base de níquel podem sofrer degradação de desempenho devido à exposição prolongada ao hidrogénio. Um estudo sobre diafragmas de aço inoxidável mostrou que, após exposição prolongada ao hidrogénio gasoso em serviço, a concentração total de hidrogénio nos diafragmas aumentou de 103% a 243% em comparação com o material no seu estado original. Antes da desmontagem, os componentes devem ser avaliados quanto a fissuras causadas pela exposição prolongada ao hidrogénio, para evitar que os componentes degradados sejam reciclados ou reutilizados por engano. A desmontagem de compressores nas indústrias eletrónica e de semicondutores deve seguir os procedimentos de remoção em sala limpa para evitar a contaminação por partículas no ambiente da instalação.

Visão geral das diferenças do setor na manutenção e desmontagem

Lógica de tomada de decisão para operações coordenadas de equipamentos de grande

Na indústria cloro-álcali, a manutenção de compressores de hidrogénio, compressores de cloro, fornos de HCl e permutadores de calor de grafite deve ser coordenada como um sistema unificado. Em cenários de manutenção, o cerne desta coordenação reside no encerramento e na purga do sistema. Antes de realizar a manutenção de qualquer equipamento, este deve ser completamente desligado do sistema de processo e isolado fisicamente através da instalação de flanges cegas para impedir a entrada de gás cloro na área de trabalho. Todo o sistema deve ser completamente purgado com azoto até ser aprovado na inspeção. A manutenção de compressores de cloro concentra-se no isolamento do sistema, na purga com azoto e no bloqueio de energia para evitar a presença de gás cloro residual e o arranque acidental. Devido à elevada fragilidade da grafite, devem ser utilizados equipamentos de elevação especializados ou cintas macias ao manusear e desmontar permutadores de calor de grafite; deixá-los cair, impactá-los ou esmagá-los é estritamente proibido. O forno de HCl também deve ser completamente purgado antes da manutenção, e deve ser inspecionada a condição dos componentes de grafite e das membranas à prova de explosão no seu interior.

Em cenários de desmantelamento, o ponto crucial da coordenação entre a remoção do compressor de hidrogénio e a desativação dos equipamentos mencionados reside na desativação abrangente e no controlo da contaminação. Deve ser desenvolvido um plano de desmantelamento completo, abrangendo estes três equipamentos, definindo claramente a sequência de desmantelamento, os métodos de elevação e os procedimentos de eliminação de resíduos. Antes do desmantelamento, todas as tubagens ligadas devem ser completamente limpas e purgadas; a segurança deve ser confirmada através de amostragem e análise antes de qualquer trabalho a quente ou de corte. O desmantelamento do permutador de calor de grafite deve seguir os procedimentos operacionais para materiais frágeis, além de avaliar se o equipamento sofreu corrosão ou deterioração devido à exposição prolongada ao cloro e ao cloreto de hidrogénio, para garantir que os componentes são eliminados em conformidade com as normas.

Independentemente do setor, o pré-requisito fundamental de segurança para a manutenção de compressores de hidrogénio permanece o mesmo: o trabalho só pode começar depois de o sistema ser isolado, purgado com nitrogénio e testado para garantir a conformidade. As diferenças residem em normas específicas e detalhes operacionais, e não nos princípios fundamentais.