Две помпи за разтоварване на пропан с мощност от 30 конски сили (hp) постоянно работят при високи дебити над проектния номинален капацитет от 110 галона в минута (gpm). По време на нормално разтоварване помпата работи при 190 gpm, което е извън кривата на помпата. Помпата работи при 160% точка на най-добра ефективност (BEP), което е неприемливо. Въз основа на оперативната история помпата работи два пъти седмично със средно време на работа от един час на работа. В допълнение, помпата претърпя основен ремонт след шест години експлоатация. Приблизителното време на работа между основните ремонти е около 1 месец, което е много кратко. Тези помпи се считат за нисконадеждни, особено след като технологичната течност се счита за чиста без суспендирани твърди вещества. Пропан помпите за разтоварване са важни за поддържане на безопасни нива на пропан за надеждна работа с течен природен газ (NGL). Прилагането на подобрения и смекчаващи мерки за защита на помпата ще предотврати повреда.
За да определите причината за работа с висок поток, преизчислете загубите от триене на тръбопроводната система, за да определите дали помпата е прекомерно проектирана. Следователно са необходими всички съответни изометрични чертежи. Чрез преглед на диаграмите на тръбопроводите и измервателните уреди (P&ID) необходимите изометрични параметри на тръбопроводите бяха определени, за да помогнат при изчисляването на загубите от триене. Предоставен е пълен изометричен изглед на смукателната линия на помпата. Липсват изометрични изгледи на някои нагнетателни линии. Следователно, консервативно приближение на триенето в изпускателната линия на помпата е определено въз основа на текущите работни параметри на помпата. Следователно, смукателният тръбопровод на блок B се взема предвид при изчислението, както е показано в зелено на фигура 1.
За определяне на еквивалентната дължина на триене на нагнетателния тръбопровод бяха използвани действителните работни параметри на помпата (Фигура 2). Тъй като и камионът, и корабът на местоназначението имат линии за изравняване на налягането, това означава, че единствената задача на помпата може да бъде разделена на две .Първата задача е да се повдигне течността от нивото на камиона до нивото на контейнера, докато втората задача е да се преодолее триенето в тръбите, свързващи двете.
Първата стъпка е да се определи еквивалентната дължина на фрикционната тръба, за да се изчисли общият напор (ƤHtotal) от получените данни.
Тъй като общият напор е сумата от главата на триене и височината на издигане, главата на триене може да се определи чрез уравнение 3.
където Hfr се счита за височината на триене (загуби от триене) на цялата система (т.е. смукателни и нагнетателни линии).
Като разгледаме Фигура 1, загубите от триене, изчислени за смукателния тръбопровод на Блок Б, са показани на Фигура 4 (190 gpm) и Фигура 5 (110 gpm).
Триенето на филтъра трябва да се вземе предвид при изчислението. Нормалното за филтър без мрежа в този случай е 1 паунд на квадратен инч (psi), което е еквивалентно на 3 фута (ft). Освен това вземете под внимание загубата от триене на маркуча, което е около 3 фута.
В обобщение, загубите от триене в смукателната линия при 190 gpm и номиналния дебит на помпата (110 gpm) са в уравнения 4 и 5.
В обобщение, загубите от триене в нагнетателния тръбопровод могат да се определят чрез изваждане на общото системно триене Hfr от триенето в смукателния тръбопровод, както е показано в уравнение 6.
Тъй като се изчислява загубата на триене на нагнетателната линия, еквивалентната дължина на триене на нагнетателната линия може да бъде приблизително изчислена въз основа на известния диаметър на тръбата и скоростта на потока в тръбата. Използвайки тези два входа във всеки софтуер за триене на тръби, триенето за 100 фута от 4″ тръба при 190 gpm се изчислява на 7,2 фута. Следователно, еквивалентната дължина на триене на нагнетателната линия може да се изчисли съгласно уравнение 7.
Използвайки еквивалентната дължина на нагнетателната тръба по-горе, триенето на нагнетателната тръба при всеки дебит може да се изчисли с помощта на който и да е софтуер за тръбна фракция.
Тъй като фабричната производителност на помпата, предоставена от доставчика, не достигна поток от 190 gpm, беше направена екстраполация, за да се определи производителността на помпата при съществуваща операция с висок поток. За да се определи точната крива, трябва да се начертае оригиналната крива на производствената производителност и да се получи с помощта на уравнението LINEST в Excel. Уравнението, представляващо кривата на напора на помпата, може да бъде апроксимирано чрез полином от трети ред. Уравнение 8 показва най-подходящия полином за фабрично тестване.
Фигура 7 показва производствената крива (зелена) и кривата на съпротивление (червена) за текущите условия в полето с напълно отворен обезвъздушителен клапан. Не забравяйте, че помпата има четири степени.
Освен това синята линия показва кривата на системата, ако се приеме, че спирателният вентил за изпускане е частично затворен. Приблизителното диференциално налягане през вентила е 234 фута. За съществуващите клапани това е голямо диференциално налягане и не може да отговори на изискванията.
Фигура 8 показва идеалната ситуация, когато помпата е намалена от четири на две работни колела (светло зелено).
Освен това синята линия показва кривата на системата, когато помпата е спряна и изпускателният спирателен вентил е частично затворен. Приблизителното диференциално налягане през клапана е 85 фута. Вижте оригиналното изчисление на Фигура 9.
Проучването на дизайна на процеса разкри надценяване на необходимия диференциален напор поради неправилен дизайн, липсващо наличието на линия за баланс газ/пари между горната част на камиона и горната част на съда. Според данните от процеса налягането на парите на пропана варира значително от зимата до лятото. Така че изглежда, че оригиналният дизайн е направен с най-ниското налягане на парите в камиона (зимата) и най-високото налягане на парите в контейнера (лятото), което е неправилно. Тъй като двете винаги са свързани с балансирана линия, промяната в налягането на парите ще бъде незначителна и не трябва да се взема предвид при оразмеряването на диференциалния напор на помпата.
Препоръчително е помпата да се намали от четири на две работни колела и да се дроселира изпускателният клапан с приблизително 85 фута. Определете, че вентилът трябва да се дроселира, докато потокът достигне 110 gpm. Установено е също, че вентилът е проектиран за непрекъснато дроселиране, за да се гарантира, че има няма вътрешна повреда. Ако вътрешното покритие на клапана не е проектирано за такива ситуации, фабриката ще трябва да обмисли допълнителни действия. За да спре, първото работно колело трябва да остане.
Wesam Khalaf Allah има осем години опит в Saudi Aramco. Той е специализиран в помпи и механични уплътнения и е участвал в пускането в експлоатация и стартирането на Shaybah NGL като инженер по надеждността.
Amer Al-Dhafiri е инженерен специалист с над 20 години опит в помпи и механични уплътнения за Saudi Aramco. За повече информация посетете aramco.com.
Време на публикуване: 21 февруари 2022 г
