定格 30 馬力 (hp) の 2 つの駆動定格プロパン アンロード ポンプは、設計定格容量 110 ガロン/分 (gpm) を超える高流量で常に動作します。通常のアンロード中、ポンプは 190 gpm で動作します。ポンプ曲線の外側にあります。ポンプは 160% の最高効率点 (BEP) で動作していますが、これは許容できません。動作履歴に基づくと、ポンプは週に 2 回動作し、1 回の動作あたりの平均動作時間は 1 時間です。ポンプは 6 年間の稼働後に大規模なオーバーホールを受けました。大規模修理までのおおよその稼働時間は約 1 か月で、非常に短いです。特にプロセス液体は浮遊物質がなく清浄であると考えられているため、これらのポンプは信頼性が低いと考えられています。プロパン荷下ろしポンプは、信頼性の高い天然ガス液体 (NGL) の運用のために安全なプロパン レベルを維持するために重要です。改善とポンプ保護の緩和を適用することで、損傷を防ぐことができます。
高流量動作の原因を特定するには、配管システムの摩擦損失を再計算して、ポンプが過剰設計されているかどうかを判断します。したがって、関連するすべての等角投影図が必要です。配管および計装図 (P&ID) を確認することで、必要な配管等角投影図が次のようになります。摩擦損失の計算に役立つと判断されました。ポンプの完全な吸入ラインの等角図が提供されています。一部の吐出ラインの等角図が欠落しています。したがって、ポンプ吐出ラインの摩擦の保守的な近似値は、現在のポンプ動作パラメータに基づいて決定されました。したがって、図 1 の緑色で示されているように、ユニット B の吸引ラインが計算で考慮されます。
吐出配管の等価配管摩擦長を決定するために、実際のポンプ動作パラメータが使用されました (図 2)。トラックと目的の船舶の両方に均圧ラインがあるため、ポンプの唯一のタスクを 2 つに分割できることを意味します。最初のタスクは液体をトラックのレベルからコンテナのレベルまで持ち上げることで、2 番目のタスクは 2 つを接続するパイプ内の摩擦を克服することです。
最初のステップは、受信したデータから全揚程 (ƤHtotal) を計算するための等価摩擦管の長さを決定することです。
全揚程は摩擦揚程と上昇揚程の合計であるため、摩擦揚程は式 3 で求めることができます。
ここで、Hfr はシステム全体 (つまり、吸入ラインと吐出ライン) の摩擦水頭 (摩擦損失) であると考えられます。
図 1 を見ると、ユニット B の吸引ラインについて計算された摩擦損失が図 4 (190 gpm) と図 5 (110 gpm) に示されています。
計算ではフィルターの摩擦を考慮する必要があります。この場合、メッシュのないフィルターの標準値は 1 ポンド/平方インチ (psi) で、これは 3 フィート (ft) に相当します。また、ホースの摩擦損失も考慮してください。それは約3フィートです。
要約すると、190 gpm およびポンプ定格流量 (110 gpm) での吸引ラインの摩擦損失は式 4 および 5 になります。
要約すると、式 6 に示すように、吐出ラインの摩擦損失は、吸込ラインの摩擦からシステム全体の摩擦 Hfr を引くことで求めることができます。
排出ラインの摩擦損失が計算されるため、既知のパイプ直径とパイプ内の流速に基づいて排出ラインの等価摩擦長を近似できます。パイプ摩擦ソフトウェアでこれら 2 つの入力を使用すると、100 フィートの摩擦が計算されます。 190 gpm での 4 インチのパイプの長さは 7.2 フィートであると計算されます。したがって、吐出ラインの等価摩擦長は式 7 に従って計算できます。
上記の吐出管の等価長さを使用すると、任意のパイプ分数ソフトウェアを使用して、任意の流量での吐出管の摩擦を計算できます。
サプライヤーが提供したポンプの工場出荷時の性能は 190 gpm の流量に達していなかったので、既存の大流量運転下でのポンプの性能を決定するために外挿が行われました。正確な曲線を決定するには、元の製造性能曲線を次の方法でプロットして取得する必要があります。 Excel の LINEST 方程式。ポンプ ヘッド曲線を表す方程式は、3 次多項式で近似できます。方程式 8 は、工場でのテストに最適な多項式を示しています。
図 7 は、ブリード バルブが完全に開いた状態での現場の現在の条件における製造曲線 (緑) と抵抗曲線 (赤) を示しています。ポンプには 4 つのステージがあることに注意してください。
さらに、青い線は、排出遮断バルブが部分的に閉じていると仮定したシステム曲線を示しています。バルブ全体の差圧はおよそ 234 フィートです。既存のバルブの場合、これは大きな差圧であり、要件を満たすことができません。
図 8 は、ポンプのインペラが 4 つから 2 つにダウングレードされたときの理想的な状況を示しています (薄緑色)。
さらに、青い線は、ポンプが停止し、排出遮断バルブが部分的に閉じているときのシステム曲線を示しています。バルブ間のおおよその差圧は 85 フィートです。図 9 の元の計算を参照してください。
プロセス設計の調査により、トラックの上部と容器の上部の間のガス/蒸気バランスラインの存在が欠落しており、誤った設計により必要な差動ヘッドが過大評価されていることが明らかになりました。プロセスデータによると、プロパンの蒸気圧は変化します。したがって、元の設計は、トラック内の最も低い蒸気圧 (冬) とコンテナ内の最も高い蒸気圧 (夏) を念頭に置いて行われたように見えますが、これは間違っています。 2 つは常に次の方法で接続されているため、バランスの取れたラインでは、蒸気圧の変化は重要ではないため、ポンプの差動ヘッドのサイズを考慮する必要はありません。
ポンプを 4 つの羽根車から 2 つの羽根車にダウングレードし、吐出バルブを約 85 フィート絞ることをお勧めします。流量が 110 gpm に達するまでバルブを絞る必要があることを決定します。また、バルブが流量が 110 gpm に達するまで継続的に絞り込むように設計されていることも決定します。内部損傷はありません。バルブの内側コーティングがそのような状況を想定して設計されていない場合、工場はさらなる措置を検討する必要があります。停止するには、最初のインペラを残す必要があります。
Wesam Khalaf Allah はサウジアラムコで 8 年の経験があり、ポンプとメカニカル シールを専門とし、信頼性エンジニアとして Shaybah NGL の試運転と立ち上げに携わりました。
Amer Al-Dhafiri は、サウジアラムコのポンプとメカニカル シールで 20 年以上の経験を持つエンジニアリングのスペシャリストです。詳細については、aramco.com をご覧ください。
投稿日時: 2022 年 2 月 21 日
