Dvě čerpadla pro vyprazdňování propanu s výkonem 30 koní (hp) trvale pracují při vysokém průtoku přesahujícím jmenovitou kapacitu 110 galonů za minutu (gpm). Během normálního vyprazdňování čerpadlo běží rychlostí 190 gpm, což je mimo křivku čerpadla.Čerpadlo pracuje na 160% bodu nejlepší účinnosti (BEP), což je nepřijatelné.Na základě provozní historie běží čerpadlo dvakrát týdně s průměrnou dobou chodu jedna hodina na běh.Kromě toho čerpadlo prošlo generální opravou po šesti letech provozu.Přibližná doba provozu mezi velkými opravami je asi 1 měsíc, což je velmi krátká doba.U těchto čerpadel se předpokládá, že mají nízkou spolehlivost, zejména proto, že procesní kapalina je považována za čistou bez nerozpuštěných látek.Propan vykládací čerpadla jsou důležitá pro udržení bezpečných hladin propanu pro spolehlivý provoz kapalného zemního plynu (NGL). Použití vylepšení a zmírnění ochrany čerpadel zabrání poškození.
Chcete-li zjistit příčinu provozu s vysokým průtokem, přepočítejte ztráty třením potrubního systému, abyste zjistili, zda čerpadlo není předimenzováno. Z tohoto důvodu jsou vyžadovány všechny relevantní izometrické výkresy. Po přezkoumání diagramů potrubí a přístrojů (P&ID) byly požadované izometrie potrubí určeno pro pomoc při výpočtu třecích ztrát.Je poskytnut kompletní izometrický pohled na sací potrubí čerpadla.Chybí izometrické pohledy na některá výtlačná potrubí.Proto byla stanovena konzervativní aproximace tření výtlačného potrubí čerpadla na základě aktuálních provozních parametrů čerpadla. Ve výpočtu je uvažováno sací potrubí jednotky B, jak je na obrázku 1 znázorněno zeleně.
Ke stanovení ekvivalentní třecí délky výtlačného potrubí byly použity skutečné provozní parametry čerpadla (obrázek 2). Vzhledem k tomu, že nákladní automobil i cílová nádoba mají potrubí pro vyrovnávání tlaku, znamená to, že jediný úkol čerpadla lze rozdělit na dva .Prvním úkolem je zvednout kapalinu z úrovně kamionu na úroveň kontejneru, zatímco druhým úkolem je překonat tření v trubkách, které je spojují.
Prvním krokem je určení ekvivalentní délky třecí trubky pro výpočet celkové dopravní výšky (ƤHtotal) z obdržených dat.
Protože celková výška je součtem třecí hlavy a elevační hlavy, lze třecí hlavu určit pomocí rovnice 3.
kde Hfr je považována za třecí výšku (třecí ztráty) celého systému (tj. sacího a výtlačného potrubí).
Při pohledu na obrázek 1 jsou třecí ztráty vypočítané pro sací potrubí jednotky B znázorněny na obrázku 4 (190 gpm) a obrázku 5 (110 gpm).
Při výpočtu je třeba vzít v úvahu tření filtru. Normální hodnota pro filtr bez síťoviny je v tomto případě 1 libra na čtvereční palec (psi), což odpovídá 3 stopám (ft). Rovněž zvažte ztrátu třením hadice, což je asi 3 stopy.
Stručně řečeno, ztráty třením v sacím potrubí při 190 gpm a jmenovitý průtok čerpadla (110 gpm) jsou v rovnicích 4 a 5.
Stručně řečeno, ztráty třením ve výtlačném potrubí lze určit odečtením celkového systémového tření Hfr od tření sacího potrubí, jak je znázorněno v rovnici 6.
Vzhledem k tomu, že se počítá ztráta třením výtlačného potrubí, lze ekvivalentní třecí délku výtlačného potrubí aproximovat na základě známého průměru potrubí a rychlosti proudění v potrubí. 4″ trubky při 190 gpm je vypočteno na 7,2 stop. Proto lze ekvivalentní třecí délku výtlačného potrubí vypočítat podle rovnice 7.
Pomocí ekvivalentní délky výše uvedené výtlačné trubky lze vypočítat tření výtlačné trubky při jakémkoli průtoku pomocí libovolného softwaru frakce potrubí.
Vzhledem k tomu, že tovární výkon čerpadla poskytnutého dodavatelem nedosahoval průtoku 190 gpm, byla provedena extrapolace k určení výkonu čerpadla při stávajícím provozu s vysokým průtokem. K určení přesné křivky je třeba vykreslit původní výrobní výkonovou křivku a získat ji pomocí rovnici LINREGRESE v Excelu. Rovnici představující křivku hlavy čerpadla lze aproximovat polynomem třetího řádu. Rovnice 8 ukazuje nejvhodnější polynom pro tovární testování.
Obrázek 7 ukazuje výrobní křivku (zelená) a křivku odporu (červená) pro aktuální podmínky na poli s plně otevřeným vypouštěcím ventilem. Pamatujte, že čerpadlo má čtyři stupně.
Modrá čára navíc ukazuje křivku systému za předpokladu, že výtlačný uzavírací ventil je částečně uzavřen. Přibližný rozdíl tlaků na ventilu je 234 stop. U stávajících ventilů je to velký rozdíl tlaku a nemůže splnit požadavky.
Obrázek 8 ukazuje ideální situaci, kdy je čerpadlo sníženo ze čtyř na dvě oběžná kola (světle zelená).
Modrá čára navíc ukazuje křivku systému, když je čerpadlo zastaveno a výtlačný uzavírací ventil je částečně uzavřen. Přibližný rozdíl tlaků na ventilu je 85 stop. Viz původní výpočet na obrázku 9.
Zkoumání návrhu procesu odhalilo nadhodnocení požadované diferenciální výšky kvůli nesprávnému návrhu, chybějící čára rovnováhy plyn/pára mezi horní částí kamionu a horní částí nádoby. Podle procesních dat se tlak par propanu mění výrazně od zimy do léta. Původní návrh se tedy zdá být proveden s ohledem na nejnižší tlak par v kamionu (zima) a nejvyšší tlak par v kontejneru (v létě), což je nesprávné. Vzhledem k tomu, že oba jsou vždy spojeny pomocí vyvážená čára, bude změna tlaku par nevýznamná a neměla by být brána v úvahu při dimenzování tlakové výšky čerpadla.
Doporučuje se snížit výkon čerpadla ze čtyř na dvě oběžná kola a přiškrtit výtlačný ventil přibližně o 85 stop. Určete, že ventil by měl být přiškrcen, dokud průtok nedosáhne 110 gpm. Rovněž bylo zjištěno, že ventil je navržen pro nepřetržité škrcení, aby bylo zajištěno, že žádné vnitřní poškození. Pokud vnitřní povlak ventilu není navržen pro takové situace, bude muset továrna zvážit další opatření. Aby se zastavilo, musí zůstat první oběžné kolo.
Wesam Khalaf Allah má osm let zkušeností ve společnosti Saudi Aramco. Specializuje se na čerpadla a mechanické ucpávky a jako technik spolehlivosti se podílel na uvedení do provozu a uvedení do provozu Shaybah NGL.
Amer Al-Dhafiri je inženýrský specialista s více než 20 lety zkušeností v oblasti čerpadel a mechanických ucpávek pro Saudi Aramco. Pro více informací navštivte aramco.com.
Čas odeslání: 21. února 2022
