Deux pompes de déchargement de propane à entraînement évalué à 30 chevaux (HP) fonctionnent constamment à des débits élevés dépassant la capacité nominale de conception de 110 gallons par minute (gpm). Pendant le déchargement normal, la pompe fonctionne à 190 gpm, ce qui est en dehors de la courbe de la pompe. La pompe fonctionne au point de meilleur rendement (BEP) de 160 %, ce qui est inacceptable. Sur la base de l'historique de fonctionnement, une pompe fonctionne deux fois par semaine avec une durée de fonctionnement moyenne d'une heure par cycle. La pompe a subi une révision majeure après six ans de fonctionnement. La durée de fonctionnement approximative entre les réparations majeures est d'environ 1 mois, ce qui est très court. Ces pompes sont considérées comme ayant une faible fiabilité, d'autant plus que le liquide de traitement est considéré comme propre et sans matières en suspension. Propane les pompes de déchargement sont importantes pour maintenir des niveaux de propane sûrs pour un fonctionnement fiable des liquides de gaz naturel (LGN). L'application d'améliorations et d'atténuations de protection des pompes permettra d'éviter les dommages.
Pour déterminer la cause d'un fonctionnement à haut débit, recalculez les pertes de charge du système de tuyauterie afin de déterminer si la pompe est surconçue. Par conséquent, tous les dessins isométriques pertinents sont requis. En examinant les diagrammes de tuyauterie et d'instrumentation (P&ID), les isométries de tuyauterie requises ont été déterminé pour aider à calculer les pertes par frottement. Une vue isométrique complète de la conduite d'aspiration de la pompe est fournie. Des vues isométriques de certaines conduites de refoulement sont manquantes. Par conséquent, une approximation prudente du frottement de la conduite de refoulement de la pompe a été déterminée sur la base des paramètres de fonctionnement actuels de la pompe. La conduite d'aspiration de l'unité B est prise en compte dans le calcul, comme indiqué en vert sur la figure 1.
Pour déterminer la longueur de friction équivalente de la tuyauterie de refoulement, les paramètres de fonctionnement réels de la pompe ont été utilisés (Figure 2). Étant donné que le camion et le navire de destination disposent de conduites d'égalisation de pression, cela signifie que la seule tâche de la pompe peut être divisée en deux. La première tâche consiste à soulever le liquide du niveau du camion jusqu'au niveau du conteneur, tandis que la deuxième tâche consiste à surmonter la friction dans les tuyaux reliant les deux.
La première étape consiste à déterminer la longueur équivalente du tube de friction pour calculer la hauteur totale (ƤHtotal) à partir des données reçues.
Étant donné que la hauteur totale est la somme de la hauteur de friction et de la hauteur de levage, la hauteur de friction peut être déterminée par l'équation 3.
où Hfr est considéré comme la hauteur de friction (pertes par friction) de l'ensemble du système (c'est-à-dire les conduites d'aspiration et de refoulement).
En regardant la figure 1, les pertes par frottement calculées pour la conduite d'aspiration de l'unité B sont illustrées à la figure 4 (190 gpm) et à la figure 5 (110 gpm).
La friction du filtre doit être prise en compte dans le calcul. La normale pour un filtre sans maille dans ce cas est de 1 livre par pouce carré (psi), ce qui équivaut à 3 pieds (pi). Tenez également compte de la perte de friction du tuyau, ce qui fait environ 3 pieds.
En résumé, les pertes par friction de la conduite d'aspiration à 190 gpm et le débit nominal de la pompe (110 gpm) sont indiqués dans les équations 4 et 5.
En résumé, les pertes par frottement dans la conduite de refoulement peuvent être déterminées en soustrayant le frottement total du système Hfr du frottement dans la conduite d'aspiration, comme le montre l'équation 6.
Puisque la perte de friction de la conduite de refoulement est calculée, la longueur de friction équivalente de la conduite de décharge peut être estimée en fonction du diamètre connu du tuyau et de la vitesse d'écoulement dans le tuyau. En utilisant ces deux entrées dans n'importe quel logiciel de friction de tuyau, le frottement sur 100 pieds d'un tuyau de 4″ à 190 gpm est calculé comme étant de 7,2 pieds. Par conséquent, la longueur de friction équivalente de la conduite de refoulement peut être calculée selon l'équation 7.
En utilisant la longueur équivalente du tuyau de refoulement ci-dessus, le frottement du tuyau de refoulement à n’importe quel débit peut être calculé à l’aide de n’importe quel logiciel de fraction de tuyau.
Étant donné que les performances d'usine de la pompe fournie par le fournisseur n'ont pas atteint un débit de 190 gpm, une extrapolation a été effectuée pour déterminer les performances de la pompe dans des conditions de fonctionnement à haut débit existantes. Pour déterminer la courbe exacte, la courbe de performances de fabrication d'origine doit être tracée et obtenue en utilisant l'équation LINEST dans Excel. L'équation représentant la courbe de tête de pompe peut être approximée par un polynôme du troisième ordre. L'équation 8 montre le polynôme le plus approprié pour les tests en usine.
La figure 7 montre la courbe de fabrication (verte) et la courbe de résistance (rouge) pour les conditions actuelles sur le terrain avec la vanne de purge complètement ouverte. N'oubliez pas que la pompe comporte quatre étages.
De plus, la ligne bleue montre la courbe du système, en supposant que la vanne d'arrêt de refoulement est partiellement fermée. La pression différentielle approximative à travers la vanne est de 234 pieds. Pour les vannes existantes, il s'agit d'une pression différentielle importante qui ne peut pas répondre aux exigences.
La figure 8 montre la situation idéale lorsque la pompe passe de quatre à deux roues (vert clair).
De plus, la ligne bleue montre la courbe du système lorsque la pompe est arrêtée et que la vanne d'arrêt de refoulement est partiellement fermée. La pression différentielle approximative à travers la vanne est de 85 pieds. Voir le calcul original de la figure 9.
L'enquête sur la conception du procédé a révélé une surestimation de la hauteur différentielle requise en raison d'une conception incorrecte, manquant la présence d'une ligne d'équilibre gaz/vapeur entre le dessus du camion et le dessus du récipient. Selon les données du procédé, la pression de vapeur de propane varie de manière significative de l'hiver à l'été. Ainsi, la conception originale semble avoir été réalisée en gardant à l'esprit la pression de vapeur la plus basse dans le camion (hiver) et la pression de vapeur la plus élevée dans le conteneur (été), ce qui est incorrect. Puisque les deux sont toujours connectés en utilisant une conduite équilibrée, le changement de pression de vapeur sera insignifiant et ne doit pas être pris en compte dans le dimensionnement de la tête différentielle de la pompe.
Il est recommandé de déclasser la pompe de quatre à deux roues et d'étrangler la vanne de refoulement d'environ 85 pieds. Déterminez que la vanne doit être étranglée jusqu'à ce que le débit atteigne 110 gpm. Déterminez également que la vanne est conçue pour un étranglement continu afin de garantir qu'il y a aucun dommage interne. Si le revêtement intérieur de la vanne n'est pas conçu pour de telles situations, l'usine devra envisager d'autres mesures. Afin de s'arrêter, la première roue doit rester.
Wesam Khalaf Allah a huit ans d'expérience chez Saudi Aramco. Il est spécialisé dans les pompes et les garnitures mécaniques et a participé à la mise en service et au démarrage de Shaybah NGL en tant qu'ingénieur fiabilité.
Amer Al-Dhafiri est un spécialiste de l'ingénierie avec plus de 20 ans d'expérience dans les pompes et les garnitures mécaniques pour Saudi Aramco. Pour plus d'informations, visitez aramco.com.
Heure de publication : 21 février 2022
