Dwie pompy rozładunkowe propanu o mocy 30 koni mechanicznych (KM) stale pracują przy wysokich natężeniach przepływu przekraczających projektową wydajność znamionową wynoszącą 110 galonów na minutę (gpm). Podczas normalnego rozładunku pompa pracuje z prędkością 190 galonów na minutę, czyli poza krzywą pompy. Pompa pracuje w punkcie najlepszej wydajności wynoszącym 160% (BEP), co jest niedopuszczalne. Z historii eksploatacji wynika, że pompa pracuje dwa razy w tygodniu, a średni czas pracy wynosi jedną godzinę na uruchomienie. pompa przeszła remont generalny po sześciu latach eksploatacji. Przybliżony czas pracy pomiędzy naprawami głównymi to około 1 miesiąc, czyli bardzo krótko. Uważa się, że pompy te mają niską niezawodność, zwłaszcza że ciecz procesowa jest uważana za czystą i niezawierającą zawiesin. Propan pompy rozładunkowe są ważne dla utrzymania bezpiecznego poziomu propanu w celu niezawodnego działania płynnego gazu ziemnego (NGL). Zastosowanie ulepszeń i środków ograniczających ochronę pompy zapobiegnie uszkodzeniom.
Aby określić przyczynę pracy przy wysokim przepływie, należy ponownie obliczyć straty tarcia w systemie rurociągów, aby ustalić, czy pompa jest przeprojektowana. Dlatego wymagane są wszystkie odpowiednie rysunki izometryczne. Przeglądając schematy rurociągów i oprzyrządowania (P&ID), ustalono wymagane izometrie rurociągów została ustalona, aby pomóc w obliczeniu strat tarcia. Zapewniono pełny widok izometryczny linii ssącej pompy. Brakuje widoków izometrycznych niektórych linii tłocznych. Dlatego też określono konserwatywne przybliżenie tarcia linii tłocznej pompy w oparciu o bieżące parametry pracy pompy. Dlatego też W obliczeniach uwzględnia się linię ssawną jednostki B, jak pokazano na zielono na rysunku 1.
Do określenia równoważnej długości tarcia rurociągu tłocznego wykorzystano rzeczywiste parametry pracy pompy (rysunek 2). Ponieważ zarówno ciężarówka, jak i statek docelowy posiadają przewody wyrównywania ciśnienia, oznacza to, że jedyne zadanie pompy można podzielić na dwa .Pierwszym zadaniem jest podniesienie cieczy z poziomu ciężarówki na poziom kontenera, natomiast drugim zadaniem jest pokonanie tarcia w łączących je rurach.
Pierwszym krokiem jest określenie równoważnej długości rury ciernej w celu obliczenia całkowitego ciśnienia (ƤHtotal) na podstawie otrzymanych danych.
Ponieważ całkowite ciśnienie jest sumą ciśnienia tarcia i wysokości podnoszenia, ciśnienie tarcia można określić za pomocą równania 3.
gdzie Hfr oznacza wysokość tarcia (straty na tarcie) całego układu (tj. przewodu ssawnego i tłocznego).
Patrząc na Rysunek 1, straty tarcia obliczone dla przewodu ssącego jednostki B pokazano na rysunku 4 (190 gal/min) i rysunku 5 (110 gal/min).
W obliczeniach należy uwzględnić tarcie filtra. Normalna wartość dla filtra bez siatki w tym przypadku wynosi 1 funt na cal kwadratowy (psi), co odpowiada 3 stopom (ft). Należy również wziąć pod uwagę utratę tarcia w wężu, czyli około 3 stóp.
Podsumowując, straty tarcia w przewodzie ssawnym przy 190 gal/min i przepływie znamionowym pompy (110 gal/min) przedstawiono w równaniach 4 i 5.
Podsumowując, straty tarcia w przewodzie tłocznym można określić, odejmując całkowite tarcie układu Hfr od tarcia przewodu ssawnego, jak pokazano w równaniu 6.
Ponieważ obliczana jest strata tarcia w przewodzie tłocznym, równoważną długość tarcia przewodu tłocznego można w przybliżeniu oszacować w oparciu o znaną średnicę rury i prędkość przepływu w rurze. Używając tych dwóch danych wejściowych w dowolnym oprogramowaniu do pomiaru tarcia rury, tarcie dla 100 stóp oblicza się, że długość rury 4″ przy 190 gal/min wynosi 7,2 stopy. Dlatego równoważną długość tarcia przewodu tłocznego można obliczyć zgodnie z równaniem 7.
Wykorzystując równoważną długość rury tłocznej powyżej, tarcie rury tłocznej przy dowolnym natężeniu przepływu można obliczyć za pomocą dowolnego oprogramowania do pomiaru grubości rury.
Ponieważ wydajność fabryczna pompy dostarczonej przez dostawcę nie osiągnęła przepływu 190 gal/min, dokonano ekstrapolacji w celu określenia wydajności pompy przy istniejącej pracy przy wysokim przepływie. Aby określić dokładną krzywą, należy wykreślić oryginalną krzywą wydajności produkcyjnej i uzyskać ją za pomocą równanie REGLINP w programie Excel. Równanie przedstawiające krzywą wysokości podnoszenia pompy można aproksymować za pomocą wielomianu trzeciego rzędu. Równanie 8 pokazuje wielomian najbardziej odpowiedni do testów fabrycznych.
Rysunek 7 przedstawia krzywą produkcyjną (zieloną) i krzywą rezystancji (czerwoną) dla aktualnych warunków panujących w terenie przy całkowicie otwartym zaworze odpowietrzającym. Należy pamiętać, że pompa ma cztery stopnie.
Dodatkowo niebieska linia przedstawia krzywą systemu, przy założeniu, że zawór odcinający na tłoczeniu jest częściowo zamknięty. Przybliżona różnica ciśnień na zaworze wynosi 234 stopy. W przypadku istniejących zaworów jest to duża różnica ciśnień i nie może spełnić wymagań.
Rysunek 8 przedstawia idealną sytuację, gdy pompa zostaje obniżona z czterech do dwóch wirników (jasnozielony).
Dodatkowo niebieska linia przedstawia krzywą systemu, gdy pompa jest zatrzymana, a zawór odcinający na tłoczeniu jest częściowo zamknięty. Przybliżona różnica ciśnień na zaworze wynosi 85 stóp. Zobacz oryginalne obliczenia na rysunku 9.
Badanie projektu procesu ujawniło przeszacowanie wymaganej wysokości podnoszenia różnicowego z powodu nieprawidłowego projektu i braku obecności linii równowagi gaz/para pomiędzy górną częścią ciężarówki a górną częścią zbiornika. Zgodnie z danymi procesowymi, prężność par propanu jest różna znacznie z zimy na lato. Wydaje się więc, że oryginalny projekt został wykonany z myślą o najniższej prężności pary w ciężarówce (zima) i najwyższej prężności pary w kontenerze (lato), co jest nieprawidłowe. Ponieważ oba są zawsze połączone za pomocą linia zrównoważona, zmiana ciśnienia pary będzie nieznaczna i nie powinna być brana pod uwagę przy doborze różnicy głowicy pompy.
Zaleca się zmniejszenie pompy z czterech do dwóch wirników i zdławienie zaworu tłocznego o około 85 stóp. Ustal, czy zawór powinien być dławiony do momentu, gdy przepływ osiągnie 110 gal/min. Ustalono również, że zawór jest zaprojektowany do ciągłego dławienia, aby zapewnić brak uszkodzeń wewnętrznych. Jeżeli wewnętrzna powłoka zaworu nie jest zaprojektowana do takich sytuacji, fabryka będzie musiała rozważyć dalsze działania. Aby się zatrzymać, pierwszy wirnik musi pozostać.
Wesam Khalaf Allah ma ośmioletnie doświadczenie w Saudi Aramco. Specjalizuje się w pompach i uszczelnieniach mechanicznych. Brał udział w uruchomieniu i uruchomieniu Shaybah NGL jako inżynier ds. niezawodności.
Amer Al-Dhafiri jest specjalistą w dziedzinie inżynierii z ponad 20-letnim doświadczeniem w zakresie pomp i uszczelnień mechanicznych dla Saudi Aramco. Więcej informacji można znaleźć na stronie aramco.com.
Czas publikacji: 21 lutego 2022 r
