Zwei antriebsbewertete Propangas-Entladepumpen mit einer Leistung von 30 PS arbeiten kontinuierlich mit hohen Durchflussraten, die über der vorgesehenen Nennkapazität von 110 Gallonen pro Minute (gpm) liegen. Während der normalen Entladung läuft die Pumpe mit 190 gpm außerhalb der Pumpenkurve. Die Pumpe arbeitet bei 160 % Best Efficiency Point (BEP), was inakzeptabel ist. Basierend auf der Betriebshistorie läuft eine Pumpe zweimal pro Woche mit einer durchschnittlichen Laufzeit von einer Stunde pro Lauf. Darüber hinaus ist die Die Pumpe wurde nach sechs Betriebsjahren einer umfassenden Überholung unterzogen. Die ungefähre Laufzeit zwischen größeren Reparaturen beträgt etwa 1 Monat, was sehr kurz ist. Diese Pumpen gelten als wenig zuverlässig, insbesondere da die Prozessflüssigkeit als sauber und ohne suspendierte Feststoffe gilt. Propan Entladepumpen sind wichtig, um sichere Propanwerte für einen zuverlässigen Betrieb mit Erdgasflüssigkeiten (NGL) aufrechtzuerhalten. Durch die Anwendung von Verbesserungen und Maßnahmen zum Pumpenschutz werden Schäden verhindert.
Um die Ursache für den Betrieb mit hohem Durchfluss zu ermitteln, berechnen Sie die Reibungsverluste des Rohrleitungssystems neu, um festzustellen, ob die Pumpe überdimensioniert ist. Daher sind alle relevanten isometrischen Zeichnungen erforderlich. Durch Überprüfung der Rohrleitungs- und Instrumentierungsdiagramme (P&IDs) wurden die erforderlichen Rohrleitungsisometrien ermittelt bestimmt, um die Berechnung von Reibungsverlusten zu erleichtern. Es wird eine vollständige isometrische Ansicht der Saugleitung der Pumpe bereitgestellt. Isometrische Ansichten einiger Auslassleitungen fehlen. Daher wurde eine konservative Näherung der Reibung der Pumpenauslassleitung auf der Grundlage der aktuellen Betriebsparameter der Pumpe ermittelt. Daher wurde die Die Saugleitung der Einheit B wird bei der Berechnung berücksichtigt, wie in Abbildung 1 grün dargestellt.
Um die äquivalente Reibungslänge der Druckleitung zu bestimmen, wurden tatsächliche Pumpenbetriebsparameter verwendet (Abbildung 2). Da sowohl der LKW als auch das Zielschiff über Druckausgleichsleitungen verfügen, bedeutet dies, dass die einzige Aufgabe der Pumpe in zwei Teile aufgeteilt werden kann .Die erste Aufgabe besteht darin, die Flüssigkeit vom LKW-Niveau auf das Containerniveau zu heben, während die zweite Aufgabe darin besteht, die Reibung in den Rohren zu überwinden, die die beiden verbinden.
Der erste Schritt besteht darin, die äquivalente Reibrohrlänge zu bestimmen, um aus den erhaltenen Daten die Gesamtförderhöhe (ƤHtotal) zu berechnen.
Da die Gesamtförderhöhe die Summe aus Reibungshöhe und Elevationshöhe ist, kann die Reibungshöhe durch Gleichung 3 bestimmt werden.
wobei Hfr als Reibungshöhe (Reibungsverluste) des gesamten Systems (dh Saug- und Druckleitungen) betrachtet wird.
In Abbildung 1 sind die für die Saugleitung von Einheit B berechneten Reibungsverluste in Abbildung 4 (190 gpm) und Abbildung 5 (110 gpm) dargestellt.
Bei der Berechnung muss die Filterreibung berücksichtigt werden. Der Normalwert für einen Filter ohne Netz beträgt in diesem Fall 1 Pfund pro Quadratzoll (psi), was 3 Fuß (ft) entspricht. Berücksichtigen Sie außerdem den Reibungsverlust des Schlauchs. Das sind ungefähr 3 Fuß.
Zusammenfassend sind die Reibungsverluste der Saugleitung bei 190 gpm und Pumpennenndurchfluss (110 gpm) in den Gleichungen 4 und 5 angegeben.
Zusammenfassend können die Reibungsverluste in der Druckleitung ermittelt werden, indem die gesamte Systemreibung Hfr von der Reibung der Saugleitung subtrahiert wird, wie in Gleichung 6 dargestellt.
Da der Reibungsverlust der Abflussleitung berechnet wird, kann die äquivalente Reibungslänge der Abflussleitung auf der Grundlage des bekannten Rohrdurchmessers und der Strömungsgeschwindigkeit im Rohr angenähert werden. Mithilfe dieser beiden Eingaben in einer Rohrreibungssoftware kann die Reibung für 100 Fuß ermittelt werden Die Länge eines 4-Zoll-Rohrs bei 190 gpm wird mit 7,2 Fuß berechnet. Daher kann die äquivalente Reibungslänge der Abflussleitung gemäß Gleichung 7 berechnet werden.
Unter Verwendung der äquivalenten Länge des oben genannten Abflussrohrs kann die Reibung des Abflussrohrs bei jeder Durchflussrate mit jeder Rohrbruch-Software berechnet werden.
Da die Werksleistung der vom Lieferanten bereitgestellten Pumpe einen Durchfluss von 190 gpm nicht erreichte, wurde eine Extrapolation durchgeführt, um die Pumpenleistung bei bestehendem Betrieb mit hohem Durchfluss zu bestimmen. Um die genaue Kurve zu bestimmen, muss die ursprüngliche Produktionsleistungskurve aufgezeichnet und mit erhalten werden die LINEST-Gleichung in Excel. Die Gleichung, die die Pumpenkopfkurve darstellt, kann durch ein Polynom dritter Ordnung angenähert werden. Gleichung 8 zeigt das am besten geeignete Polynom für Werkstests.
Abbildung 7 zeigt die Herstellungskurve (grün) und die Widerstandskurve (rot) für die aktuellen Bedingungen vor Ort bei vollständig geöffnetem Entlüftungsventil. Beachten Sie, dass die Pumpe vier Stufen hat.
Darüber hinaus zeigt die blaue Linie die Systemkurve unter der Annahme, dass das Auslass-Absperrventil teilweise geschlossen ist. Der ungefähre Differenzdruck über dem Ventil beträgt 234 Fuß. Bei vorhandenen Ventilen ist dies ein großer Differenzdruck, der die Anforderungen nicht erfüllen kann.
Abbildung 8 zeigt die Idealsituation, wenn die Pumpe von vier auf zwei Laufräder heruntergestuft wird (hellgrün).
Darüber hinaus zeigt die blaue Linie die Systemkurve, wenn die Pumpe gestoppt und das Auslassabsperrventil teilweise geschlossen ist. Der ungefähre Differenzdruck über dem Ventil beträgt 85 Fuß. Siehe die ursprüngliche Berechnung in Abbildung 9.
Die Untersuchung des Prozessdesigns ergab, dass die erforderliche Differenzdruckhöhe aufgrund eines falschen Designs überschätzt wurde und das Vorhandensein einer Gas-/Dampf-Ausgleichslinie zwischen der Oberseite des Lastkraftwagens und der Oberseite des Behälters fehlte. Gemäß den Prozessdaten variiert der Propandampfdruck deutlich vom Winter zum Sommer. Das ursprüngliche Design scheint also auf den niedrigsten Dampfdruck im LKW (Winter) und den höchsten Dampfdruck im Container (Sommer) ausgelegt zu sein, was falsch ist, da die beiden immer mit verbunden sind Bei einer ausgeglichenen Leitung ist die Änderung des Dampfdrucks unbedeutend und sollte bei der Dimensionierung der Differenzdruckhöhe der Pumpe nicht berücksichtigt werden.
Es wird empfohlen, die Pumpe von vier auf zwei Laufräder herunterzurüsten und das Auslassventil um etwa 85 Fuß zu drosseln. Legen Sie fest, dass das Ventil gedrosselt werden sollte, bis der Durchfluss 110 gpm erreicht. Stellen Sie außerdem sicher, dass das Ventil für eine kontinuierliche Drosselung ausgelegt ist, um dies sicherzustellen Keine inneren Schäden. Wenn die Innenbeschichtung des Ventils nicht für solche Situationen ausgelegt ist, muss das Werk weitere Maßnahmen in Betracht ziehen. Zum Stoppen muss das erste Laufrad verbleiben.
Wesam Khalaf Allah verfügt über acht Jahre Erfahrung bei Saudi Aramco. Er ist auf Pumpen und Gleitringdichtungen spezialisiert und war als Zuverlässigkeitsingenieur an der Inbetriebnahme und Inbetriebnahme von Shaybah NGL beteiligt.
Amer Al-Dhafiri ist ein Ingenieursspezialist mit über 20 Jahren Erfahrung im Bereich Pumpen und Gleitringdichtungen für Saudi Aramco. Weitere Informationen finden Sie unter aramco.com.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 21. Februar 2022
