Δύο αντλίες εκφόρτωσης προπανίου ονομαστικής κίνησης με ισχύ 30 ίππων (hp) λειτουργούν σταθερά με υψηλούς ρυθμούς ροής που υπερβαίνουν τη σχεδιασμένη ονομαστική ικανότητα των 110 γαλονιών ανά λεπτό (gpm). Κατά τη διάρκεια της κανονικής εκφόρτωσης, η αντλία λειτουργεί με 190 gpm, που είναι εκτός της καμπύλης της αντλίας. Η αντλία λειτουργεί στο σημείο βέλτιστης απόδοσης 160% (BEP), το οποίο είναι απαράδεκτο. Με βάση το ιστορικό λειτουργίας, μια αντλία λειτουργεί δύο φορές την εβδομάδα με μέσο χρόνο λειτουργίας μία ώρα ανά λειτουργία. Επιπλέον, η Η αντλία υποβλήθηκε σε μεγάλη επισκευή μετά από έξι χρόνια λειτουργίας. Ο κατά προσέγγιση χρόνος λειτουργίας μεταξύ των μεγάλων επισκευών είναι περίπου 1 μήνας, ο οποίος είναι πολύ σύντομος. Αυτές οι αντλίες θεωρούνται ότι έχουν χαμηλή αξιοπιστία, ειδικά επειδή το υγρό διεργασίας θεωρείται καθαρό χωρίς αιωρούμενα στερεά. Προπάνιο Οι αντλίες εκφόρτωσης είναι σημαντικές για τη διατήρηση ασφαλών επιπέδων προπανίου για αξιόπιστη λειτουργία υγρών φυσικού αερίου (NGL). Η εφαρμογή βελτιώσεων και μετριασμού της προστασίας της αντλίας θα αποτρέψει τη ζημιά.
Για να προσδιορίσετε την αιτία της λειτουργίας υψηλής ροής, υπολογίστε ξανά τις απώλειες τριβής του συστήματος σωληνώσεων για να προσδιορίσετε εάν η αντλία είναι υπερσχεδιασμένη. Επομένως, απαιτούνται όλα τα σχετικά ισομετρικά σχέδια. Με την ανασκόπηση των διαγραμμάτων σωληνώσεων και οργάνων (P&IDs), τα απαιτούμενα ισομετρικά σωληνώσεων ήταν Αποφασισμένος να βοηθήσει στον υπολογισμό των απωλειών τριβής. Παρέχεται μια πλήρης ισομετρική άποψη της αντλίας γραμμής αναρρόφησης. Λείπουν ισομετρικές όψεις ορισμένων γραμμών εκκένωσης. Ως εκ τούτου, προσδιορίστηκε μια συντηρητική προσέγγιση της τριβής της γραμμής εκκένωσης της αντλίας με βάση τις τρέχουσες παραμέτρους λειτουργίας της αντλίας. Ως εκ τούτου, η Η γραμμή αναρρόφησης μονάδας Β λαμβάνεται υπόψη στον υπολογισμό, όπως φαίνεται με πράσινο χρώμα στο Σχήμα 1.
Για τον προσδιορισμό του ισοδύναμου μήκους τριβής των σωληνώσεων της σωλήνωσης κατάθλιψης, χρησιμοποιήθηκαν οι πραγματικές παράμετροι λειτουργίας της αντλίας (Εικόνα 2). Δεδομένου ότι τόσο το φορτηγό όσο και το σκάφος προορισμού έχουν γραμμές εξισορρόπησης πίεσης, αυτό σημαίνει ότι η μοναδική εργασία της αντλίας μπορεί να χωριστεί σε δύο .Η πρώτη εργασία είναι η ανύψωση του υγρού από το επίπεδο του φορτηγού στο επίπεδο του δοχείου, ενώ η δεύτερη εργασία είναι να ξεπεραστεί η τριβή στους σωλήνες που συνδέουν τα δύο.
Το πρώτο βήμα είναι ο προσδιορισμός του ισοδύναμου μήκους του σωλήνα τριβής για τον υπολογισμό της συνολικής κεφαλής (ƤHtotal) από τα δεδομένα που λαμβάνονται.
Δεδομένου ότι η συνολική κεφαλή είναι το άθροισμα της κεφαλής τριβής και της κεφαλής ανύψωσης, η κεφαλή τριβής μπορεί να προσδιοριστεί από την εξίσωση 3.
όπου Hfr θεωρείται η κεφαλή τριβής (απώλειες τριβής) ολόκληρου του συστήματος (δηλαδή γραμμές αναρρόφησης και εκκένωσης).
Εξετάζοντας το Σχήμα 1, οι απώλειες τριβής που υπολογίζονται για τη γραμμή αναρρόφησης της Μονάδας Β φαίνονται στο Σχήμα 4 (190 gpm) και στο Σχήμα 5 (110 gpm).
Η τριβή του φίλτρου πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στον υπολογισμό. Το φυσιολογικό για ένα φίλτρο χωρίς πλέγμα σε αυτή την περίπτωση είναι 1 λίβρα ανά τετραγωνική ίντσα (psi), που ισοδυναμεί με 3 πόδια (ft). Επίσης, λάβετε υπόψη την απώλεια τριβής του εύκαμπτου σωλήνα, που είναι περίπου 3 πόδια.
Συνοπτικά, οι απώλειες τριβής της γραμμής αναρρόφησης στα 190 gpm και η ονομαστική ροή της αντλίας (110 gpm) βρίσκονται στις Εξισώσεις 4 και 5.
Συνοπτικά, οι απώλειες τριβής στη γραμμή εκκένωσης μπορούν να προσδιοριστούν αφαιρώντας τη συνολική τριβή συστήματος Hfr από την τριβή της γραμμής αναρρόφησης, όπως φαίνεται στην Εξίσωση 6.
Εφόσον υπολογίζεται η απώλεια τριβής της γραμμής εκκένωσης, το ισοδύναμο μήκος τριβής της γραμμής εκκένωσης μπορεί να προσεγγιστεί με βάση τη γνωστή διάμετρο του σωλήνα και την ταχύτητα ροής στον σωλήνα. Χρησιμοποιώντας αυτές τις δύο εισόδους σε οποιοδήποτε λογισμικό τριβής σωλήνων, η τριβή για 100 πόδια του σωλήνα 4″ στα 190 gpm υπολογίζεται ότι είναι 7,2 πόδια. Επομένως, το ισοδύναμο μήκος τριβής της γραμμής εκκένωσης μπορεί να υπολογιστεί σύμφωνα με την Εξίσωση 7.
Χρησιμοποιώντας το ισοδύναμο μήκος του παραπάνω σωλήνα εκκένωσης, η τριβή του σωλήνα κατάθλιψης σε οποιοδήποτε ρυθμό ροής μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας οποιοδήποτε λογισμικό κλασμάτων σωλήνα.
Δεδομένου ότι η εργοστασιακή απόδοση της αντλίας που παρέχεται από τον προμηθευτή δεν έφτασε τα 190 gpm, έγινε παρέκταση για τον προσδιορισμό της απόδοσης της αντλίας υπό την υπάρχουσα λειτουργία υψηλής ροής. η εξίσωση LINEST στο Excel. Η εξίσωση που αντιπροσωπεύει την καμπύλη κεφαλής αντλίας μπορεί να προσεγγιστεί με ένα πολυώνυμο τρίτης τάξης. Η εξίσωση 8 δείχνει το καταλληλότερο πολυώνυμο για εργοστασιακή δοκιμή.
Το σχήμα 7 δείχνει την καμπύλη κατασκευής (πράσινη) και την καμπύλη αντίστασης (κόκκινο) για τις τρέχουσες συνθήκες στο χωράφι με τη βαλβίδα εξαέρωσης πλήρως ανοιχτή. Θυμηθείτε ότι η αντλία έχει τέσσερα στάδια.
Επιπλέον, η μπλε γραμμή δείχνει την καμπύλη συστήματος, υποθέτοντας ότι η βαλβίδα διακοπής κατάθλιψης είναι μερικώς κλειστή. Η κατά προσέγγιση διαφορική πίεση κατά μήκος της βαλβίδας είναι 234 πόδια. Για τις υπάρχουσες βαλβίδες, αυτή είναι μια μεγάλη διαφορική πίεση και δεν μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις.
Το σχήμα 8 δείχνει την ιδανική κατάσταση όταν η αντλία υποβαθμίζεται από τέσσερις σε δύο φτερωτές (ανοιχτό πράσινο).
Επιπλέον, η μπλε γραμμή δείχνει την καμπύλη συστήματος όταν η αντλία είναι σταματημένη και η βαλβίδα διακοπής κατάθλιψης είναι μερικώς κλειστή. Η κατά προσέγγιση διαφορική πίεση κατά μήκος της βαλβίδας είναι 85 πόδια. Δείτε τον αρχικό υπολογισμό στο Σχήμα 9.
Η διερεύνηση του σχεδιασμού της διεργασίας αποκάλυψε υπερεκτίμηση της απαιτούμενης κεφαλής διαφορικού λόγω εσφαλμένου σχεδιασμού, έλλειψης ύπαρξης γραμμής ισορροπίας αερίων/ατμών μεταξύ της κορυφής του φορτηγού και της κορυφής του σκάφους. Σύμφωνα με δεδομένα διεργασίας, η πίεση ατμών προπανίου ποικίλλει σημαντικά από το χειμώνα στο καλοκαίρι. Έτσι, ο αρχικός σχεδιασμός φαίνεται να γίνεται με τη χαμηλότερη πίεση ατμών στο φορτηγό (χειμώνα) και την υψηλότερη πίεση ατμών στο δοχείο (καλοκαίρι), κάτι που είναι λάθος. Επειδή τα δύο συνδέονται πάντα χρησιμοποιώντας μια ισορροπημένη γραμμή, η αλλαγή στην τάση ατμών θα είναι ασήμαντη και δεν θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στο διαφορικό μέγεθος της κεφαλής της αντλίας.
Συνιστάται η υποβάθμιση της αντλίας από τέσσερις σε δύο πτερωτές και η γκάζι της βαλβίδας κατάθλιψης κατά περίπου 85 πόδια. Προσδιορίστε ότι η βαλβίδα θα πρέπει να στραγγαλιστεί έως ότου η παροχή φτάσει τα 110 gpm. Επίσης προσδιορίστηκε ότι η βαλβίδα έχει σχεδιαστεί για συνεχή στραγγαλισμό για να διασφαλιστεί ότι υπάρχει καμία εσωτερική ζημιά. Εάν η εσωτερική επίστρωση της βαλβίδας δεν έχει σχεδιαστεί για τέτοιες καταστάσεις, το εργοστάσιο θα πρέπει να εξετάσει περαιτέρω ενέργειες. Για να σταματήσει, πρέπει να παραμείνει η πρώτη φτερωτή.
Ο Wesam Khalaf Allah έχει οκτώ χρόνια εμπειρίας στη Saudi Aramco. Εξειδικεύεται στις αντλίες και τις μηχανικές σφραγίδες και συμμετείχε στη θέση σε λειτουργία και την εκκίνηση της Shaybah NGL ως μηχανικός αξιοπιστίας.
Ο Amer Al-Dhafiri είναι ειδικός μηχανικός με πάνω από 20 χρόνια εμπειρίας στις αντλίες και τις μηχανικές τσιμούχες για τη Saudi Aramco. Για περισσότερες πληροφορίες, επισκεφθείτε την aramco.com.
Ώρα δημοσίευσης: Φεβ-21-2022
