Dues bombes de descàrrega de propà amb accionament nominal de 30 cavalls de potència (hp) funcionen constantment a cabals elevats superiors a la capacitat nominal de disseny de 110 galons per minut (gpm). Durant la descàrrega normal, la bomba funciona a 190 gpm, que és fora de la corba de la bomba. La bomba està funcionant al 160% del punt de millor eficiència (BEP), cosa que és inacceptable. Segons l'historial de funcionament, una bomba funciona dues vegades per setmana amb un temps de funcionament mitjà d'una hora per carrera. La bomba va sofrir una revisió important després de sis anys de funcionament. El temps de funcionament aproximat entre reparacions importants és d'aproximadament 1 mes, que és molt curt. Es considera que aquestes bombes tenen poca fiabilitat, sobretot perquè el líquid del procés es considera net sense sòlids en suspensió. Propà Les bombes de descàrrega són importants per mantenir els nivells de propà segurs per al funcionament fiable dels líquids de gas natural (NGL). L'aplicació de millores i mitigacions de protecció de la bomba evitarà danys.
Per determinar la causa de l'operació d'alt cabal, torneu a calcular les pèrdues per fricció del sistema de canonades per determinar si la bomba està sobredissenyada. Per tant, calen tots els dibuixos isomètrics rellevants. En revisar els diagrames de canonades i d'instrumentació (P&ID), s'han obtingut les isomètriques de canonades necessàries. determinat per ajudar a calcular les pèrdues per fricció. Es proporciona una vista isomètrica completa de la línia de succió de la bomba. Falten vistes isomètriques d'algunes línies de descàrrega. Per tant, es va determinar una aproximació conservadora de la fricció de la línia de descàrrega de la bomba en funció dels paràmetres de funcionament actuals de la bomba. La línia de succió de la unitat B es considera en el càlcul, tal com es mostra en verd a la figura 1.
Per determinar la longitud de fricció de la canonada equivalent de la canonada de descàrrega, es van utilitzar paràmetres reals de funcionament de la bomba (figura 2). Atès que tant el camió com el vaixell de destinació tenen línies d'igualització de pressió, això significa que l'única tasca de la bomba es pot dividir en dos .La primera tasca consisteix a aixecar el líquid des del nivell del camió fins al nivell del contenidor, mentre que la segona tasca és superar la fricció a les canonades que uneixen les dues.
El primer pas és determinar la longitud equivalent del tub de fricció per calcular la capçalera total (ƤHtotal) a partir de les dades rebudes.
Com que la capçalera total és la suma de la capçalera de fricció i la capçalera d'elevació, la capçalera de fricció es pot determinar mitjançant l'equació 3.
on es considera Hfr el capçal de fricció (pèrdues per fricció) de tot el sistema (és a dir, línies d'aspiració i descàrrega).
Mirant la figura 1, les pèrdues per fricció calculades per a la línia de succió de la unitat B es mostren a la figura 4 (190 gpm) i la figura 5 (110 gpm).
La fricció del filtre s'ha de tenir en compte en el càlcul. El normal per a un filtre sense malla en aquest cas és d'1 lliura per polzada quadrada (psi), que equival a 3 peus (ft). També tingueu en compte la pèrdua per fricció de la mànega, que fa uns 3 peus.
En resum, les pèrdues per fricció de la línia de succió a 190 gpm i el cabal nominal de la bomba (110 gpm) es troben a les equacions 4 i 5.
En resum, les pèrdues per fricció a la línia de descàrrega es poden determinar restant la fricció total del sistema Hfr de la fricció de la línia de succió, tal com es mostra a l'equació 6.
Com que es calcula la pèrdua per fricció de la línia de descàrrega, la longitud de fricció equivalent de la línia de descàrrega es pot aproximar en funció del diàmetre de la canonada i la velocitat de flux coneguda a la canonada. Utilitzant aquestes dues entrades en qualsevol programari de fricció de canonades, la fricció per a 100 peus. de canonada de 4 polzades a 190 gpm es calcula que és de 7,2 peus. Per tant, la longitud de fricció equivalent de la línia de descàrrega es pot calcular segons l'equació 7.
Utilitzant la longitud equivalent de la canonada de descàrrega anterior, es pot calcular la fricció de la canonada de descàrrega a qualsevol cabal mitjançant qualsevol programari de fracció de canonada.
Atès que el rendiment de fàbrica de la bomba proporcionada pel proveïdor no va arribar a un cabal de 190 gpm, es va fer una extrapolació per determinar el rendiment de la bomba en l'operació d'alt cabal existent. Per determinar la corba exacta, la corba de rendiment de fabricació original s'ha de traçar i obtenir utilitzant l'equació LINEST a Excel. L'equació que representa la corba de la capçalera de la bomba es pot aproximar mitjançant un polinomi de tercer ordre. L'equació 8 mostra el polinomi més adequat per a proves en fàbrica.
La figura 7 mostra la corba de fabricació (verda) i la corba de resistència (vermell) per a les condicions actuals del camp amb la vàlvula de purga totalment oberta. Recordeu que la bomba té quatre etapes.
A més, la línia blava mostra la corba del sistema, suposant que la vàlvula de tancament de descàrrega està parcialment tancada. La pressió diferencial aproximada a través de la vàlvula és de 234 peus. Per a les vàlvules existents, aquesta és una pressió diferencial gran i no pot complir els requisits.
La figura 8 mostra la situació ideal quan la bomba es redueix de quatre a dos impulsors (verd clar).
A més, la línia blava mostra la corba del sistema quan la bomba s'atura i la vàlvula de tancament de descàrrega està parcialment tancada. La pressió diferencial aproximada a través de la vàlvula és de 85 peus. Vegeu el càlcul original a la figura 9.
La investigació del disseny del procés va revelar una sobreestimació de la capçalera diferencial requerida a causa d'un disseny incorrecte, faltant la presència d'una línia d'equilibri de gas/vapor entre la part superior del camió i la part superior del recipient. Segons les dades del procés, la pressió de vapor de propà varia. significativament de l'hivern a l'estiu. Per tant, el disseny original sembla que s'ha fet tenint en compte la pressió de vapor més baixa al camió (hivern) i la pressió de vapor més alta al contenidor (estiu), cosa que és incorrecta. Atès que els dos sempre estan connectats mitjançant una línia equilibrada, el canvi de pressió de vapor serà insignificant i no s'hauria de tenir en compte en el dimensionament de la capçalera diferencial de la bomba.
Es recomana rebaixar la bomba de quatre a dos impulsors i accelerar la vàlvula de descàrrega aproximadament 85 peus. Determineu que la vàlvula s'ha d'accelerar fins que el cabal arribi a 110 gpm. També s'ha determinat que la vàlvula està dissenyada per a una acceleració contínua per garantir que hi hagi sense danys interns. Si el recobriment interior de la vàlvula no està dissenyat per a aquestes situacions, la fàbrica haurà de considerar més accions. Per aturar-se, el primer impulsor ha de romandre.
Wesam Khalaf Allah té vuit anys d'experiència a Saudi Aramco. Està especialitzat en bombes i segells mecànics i va participar en la posada en marxa i posada en marxa de Shaybah NGL com a enginyer de fiabilitat.
Amer Al-Dhafiri és un especialista en enginyeria amb més de 20 anys d'experiència en bombes i segells mecànics per a Saudi Aramco. Per obtenir més informació, visiteu aramco.com.
Hora de publicació: 21-feb-2022
