Manutenzione migliorativa in Yara

08/03/2017 17:34:32

Yara International è una società multinazionale specializzata nella chimica dell'azoto. I due stabilimenti italiani, siti a Ferrara e a Ravenna, forniscono prodotti anche a molti Paesi dell’Area Mediterranea e del Continente Africano.

Nel 2004 nasce Yara, a seguito dello scorporo della divisione fertilizzanti. Oggi lo stabilimento di Ferrara è composto dai seguenti impianti di:

  • Produzione di NH3 con una capacità di 1730 ton/giorno
  • Produzione di Urea con una capacità di 1750 ton/giorno
  • Produzione di Argon
  • Produzione di soluzione ammoniacale
  • Produzione di soluzione ureica per la riduzione di NOx nei gas di scarico emessi dai veicoli diesel (limiti normativi imposti dalle norme Euro IV e V)
  • Carico camion e ferro-cisterne

Gli impianti sono in produzione 24 ore al giorno 7 giorni su 7.

Il numero dei lavoratori nell’impianto di Ferrara si attesta sulle 135 unità. Nel reparto manutenzione lavorano circa 20 persone. Il budget annuo per i lavori di manutenzione (senza considerare gli investimenti) è di circa 5 M€

Gruppi di lavoro per il miglioramento

Le attivita’ produttive comportano quotidianamente un impegno costante degli operatori per il raggiungimento dei livelli di qualità e quantità dei prodotti.

Gli attori degli aspetti manutentivi danno il loro contributo per mantenere l’efficienza e l’affidabilità ad alti livelli.

La necessità di ridurre al minimo le problematiche causa di fermate non programmate con conseguente perdita di produzione e la necessità di ridurre i costi operativi (in particolare consumo di metano per produzione di vapore a 105 barg) a causa dell’aumento della competitività del mercato, porta ad un esteso coinvolgimento di tutte le componenti aziendali.

La possibilità di ottenere miglioramenti consistenti e’ connessa da un lato ad una dettagliata analisi del processo produttivo, volta a limitare le inefficienze del processo e dall’altro ad un dialogo costante con i fornitori i quali, grazie alle attività di ricerca e sviluppo ed al progresso delle tecnologie, contribuiscono all’up-grading di macchinari ed impianti.

Ecco un caso dove le necessità di risparmio energetico, ed aumento dell’affidabilità hanno portato a risultati positivi.

Manutenzione migliorativa in fermata periodica

Gli impianti vengono fermati ogni 4 anni al fine di poter

  • ottemperare agli obblighi di legge
  • implementare le migliorie necessarie
  • eseguire le attività manutentive
  • effettuare una Risk Based Inspection

Quest'ultimo punto consiste in un processo ispettivo di apparecchiature e linee in pressione che tiene conto del livello di rischio, del tipo di meccanismi di danneggiamento attesi e della tipologia di apparecchio.

Nel 2015, presso lo stabilimento di Ferrara, si è svolta un’importante attività manutentiva. Durante la fermata impianti infatti, oltre alle attività suddette di manutenzione programmata, sono stati eseguiti anche 2 importanti revamps: nell’Urea e sull’Ammoniaca, con la finalità di ridurre il consumo energetico.

In particolare sull’impianto Urea era stato preventivato un 35% di risparmio del consumo energetico (GCal su MTon di Urea).

La preparazione delle attività sopraelencate (relative a manutenzione e revamps) ha coinvolto circa 60 persone di Yara per un periodo di circa 18 mesi.

30 persone sono state utilizzate dal sito di Ferrara, appartenenti ai reparti di manutenzione e tecnologie, nonché all’ufficio acquisti e HSE (Healt Safety Environment).

Il resto delle persone e’ stato messo a disposizione dall’ingegneria centrale (Yara Project Office) con sede a Bruxelles.

Lo svolgimento delle attività ha invece richiesto un periodo di 16 settimane, con una presenza media giornaliera di circa 800 persone (manodopera di fornitori) e di circa 100 persone di Yara.

Relativamente all’impegno del personale interno Yara, 50 sono stati destinati al coordinamento delle attività tecniche e degli aspetti di sicurezza, mentre le restanti 50 hanno svolto le attività di bonifica impianti e apertura permessi di lavoro.

La maggior parte delle attività lavorative è stata organizzata su un unico turno da 10 ore per 6 giorni su 7. Solamente le attività critiche sono state organizzate in continuo 24 ore al giorno 7 giorni su 7. 

Manutenzione ed efficientamento energetico

Il parco macchine dello stabilimento di Ferrara è composto principalmente da:

  • N°4 treni di compressori centrifughi trainati ognuno da una Turbina a Vapore (TU/VA).
  • N°5 compressori alternativi
  • N°300 pompe centrifughe e alternative
  • N° 20 ventilatori

I treni principali sono compressore aria, compressore gas di sintesi ammoniaca, compressore ammoniaca e compressore CO2.

 Non essendo installati treni spare, la criticità di queste macchine è molto elevata.

Per quanto concerne solo i 4 treni di compressione, le attività manutentive, di revamp e modifica eseguite, possono essere suddivisi in tre capitoli principali:

  • Sostituzione della TU/VA sul treno CO2
  • Attività manutentive standard sui vari treni di compressione
  • Implementazione di un sistema di supervisione dei parametri di funzionamento macchina.

Sostituzione TU/VA sul Treno CO2

Il treno in oggetto comprime la CO2 che viene inviata all’interno del reattore, per la sintesi dell’urea. La TU/VA, oltre a svolgere il compito di traino del compressore, deve fornire anche vapore a 22 barg per il funzionamento dell’impianto urea.

Oggetto dell’intervento è stata la sostituzione della precedente TU/VA, installata nel 1979 (TU/VA a condensazione con una estrazione a 22 barg), con una a contropressione (scarico a 22 barg e una estrazione a 37 barg). I motivi di sostituzione sono stati:

  • Obsolescenza della vecchia TU/VA, come confermato dalle repliche metallografiche eseguite.
  • Necessità di up-grade del sistema di controllo
  • Risparmio energetico

Il risparmio energetico e’ dovuto ad una miglior efficienza della nuova macchina e all’ottimizzazione del punto di lavoro della TU/VA (Fig.2), (in relazione al minor consumo di vapore a 22 barg dell’impianto urea a seguito di migliorie apportate a quest’ultimo).

Dati chiave della nuova macchina sono costituiti da una potenza di 9500 kW @ 6800 giri al minuto con un consumo di circa 120 ton/h di vapore a 103 bar g.

L’overview del progetto includeva nel tempo le seguenti fasi principali:

  • 2012, studio di fattibilità
  • 2013, Emissione specifiche ed analisi offerte
  • 2014 Marzo–2015 Luglio, Ingegneria di dettaglio e costruzione TU/VA
  • 2015 Settembre-Novembre: 14 settimane circa per installazione e commissioning. 

Per queste ultime attivita’ il lavoro è stato svolto per lo più su unico turno, 6 giorni su 7. Mediamente sono state coinvolte 26 persone al giorno. Sono state utilizzate 7 aziende esterne. Il coordinamento è stato eseguito da 2 supervisori YARA.

Manutenzione Standard sui Treni di Compressione

Le attività manutentive eseguite sono di seguito riportate:

  • TU/VA  2 revisioni generali e 2 parziali
  • CO/CE (compressori centrifughi) 6 revisioni generali e 5 parziali

Le operazioni in campo sono state eseguite su singolo turno da 10 ore per 6 giorni su 7 per una durata di 28 giorni. La presenza media giornaliera e’ stata di 20 persone circa con 4 supervisori YARA.

La definizione delle attività con il venditor ha richiesto circa 1 anno.

Sistema di Controllo Macchine

Sui 4 treni in oggetto è stato implementato un sistema di controllo delle variazioni dei parametri monitorati. Ogni scontamento statistico ritenuto significativo, viene indicato in un report settimanale che viene poi analizzato in maggior dettaglio. Questo consente di poter verificare e pianificare eventuali azioni correttive quanto prima possibile, senza che vengano raggiunti valori di allarme. I parametri monitorati in totale, sui 4 treni, sono circa 550.

La fase di implementazione del hardware, per permettere la condivisione dei dati di processo, è stata la più rapida e ha richiesto circa 1 mese di lavoro.

La fase di implementazione ed affinamento del modello matematico, cuore del sistema, ha richiesto invece 4 mesi durante i quali il sistema è rimasto off line.

Attualmente il sistema è on line ed è iniziata la fase di testing che durerà circa 2 anni.

Al termine di questa ultima fase, se i risultati attesi saranno confermati, si introdurrà il sistema anche negli altri siti Yara. 

Conclusioni

La Fermata del 2015, presso lo Stabilimento di Ferrara, ha richiesto un notevole sforzo. In fase di progettazione, sono state utilizzate risorse dell’ingegneria centrale della società. Durante la realizzazione è stato necessario coinvolgere supervisori di società esterne di ingegneria, raddoppiando di fatto il personale di manutenzione e tecnologia normalmente presente.

Per quanto concerne le macchine rotanti critiche, sono stati rispettati budget relativi a costi e tempi esecuzione.

L’installazione di una nuova TU/VA sul treno di compressione CO2 ha contribuito al progetto di saving energetico dell’impianto urea. E’ stato ottenuto il risparmio preventivato.

Considerando entrambi i revamps energetici (ammoniaca ed urea) il risparmio energetico totale, espresso quale minor consumo di vapore a 105 barg sugli impianti, si attesta sulla 35 ton/h (30% in meno di vapore prodotto da generatore ausiliario)

L’impiego di 2 HSE, uno della ditta alla quale è stato affidato il contratto di manutenzione delle macchine e l’altro della ditta in subappalto per la manodopera, ha permesso un ottimale coordinamento della sicurezza assieme a supervisori e reparto HESQ Yara, garantendo così lo svolgimento delle attività senza infortuni.

Il sito di Ferrara è stato scelto per l’implementazione di un software diagnostico sullo “stato di salute” delle macchine. Lo scopo è di fare altri passi avanti nella manutenzione predittiva cercando di valutare quando anche piccoli scontamenti dei parametri di marcia possano essere premonitori di futuri degradi. La conoscenza, fin da uno stadio embrionale, di eventuali danneggiamenti garantisce da un lato la possibilità di tentare quanto prima azioni correttive e dall’altro la possibilità di poter gestire in modo più accorto eventuali fermate.

Luca Pellegatti, Responsabile Manutenzione Sistematica, Ammonia/Urea Production Ferrara

Mario Scanavacca, Specialista Manutenzione Sistematica, Ammonia/Urea Production Ferrara