Duas bombas de descarga de propano com capacidade de acionamento avaliadas em 30 cavalos de potência (hp) operam consistentemente em altas taxas de fluxo que excedem a capacidade nominal projetada de 110 galões por minuto (gpm). Durante a descarga normal, a bomba funciona a 190 gpm, o que é fora da curva da bomba. A bomba está operando no Melhor Ponto de Eficiência (BEP) de 160%, o que é inaceitável. Com base no histórico operacional, uma bomba funciona duas vezes por semana com um tempo médio de operação de uma hora por operação. a bomba passou por uma grande reforma após seis anos de operação. O tempo de operação aproximado entre grandes reparos é de cerca de 1 mês, o que é muito curto. Essas bombas são consideradas de baixa confiabilidade, especialmente porque o líquido do processo é considerado limpo e sem sólidos suspensos. as bombas de descarga são importantes para manter níveis seguros de propano para uma operação confiável de líquidos de gás natural (NGL). A aplicação de melhorias e mitigações de proteção da bomba evitará danos.
Para determinar a causa da operação de alto fluxo, recalcule as perdas por atrito do sistema de tubulação para determinar se a bomba está superdimensionada. Portanto, todos os desenhos isométricos relevantes são necessários. Ao revisar os diagramas de tubulação e instrumentação (P&IDs), os isométricos de tubulação necessários foram determinado para ajudar a calcular as perdas por atrito. É fornecida uma visão isométrica completa da linha de sucção da bomba. Faltam vistas isométricas de algumas linhas de descarga. Portanto, uma aproximação conservadora do atrito da linha de descarga da bomba foi determinada com base nos parâmetros operacionais atuais da bomba. A linha de sucção da unidade B é considerada no cálculo, conforme mostrado em verde na Figura 1.
Para determinar o comprimento de atrito equivalente da tubulação de descarga, foram utilizados parâmetros reais de operação da bomba (Figura 2). Como tanto o caminhão quanto a embarcação de destino possuem linhas de equalização de pressão, isso significa que a única tarefa da bomba pode ser dividida em duas. .A primeira tarefa é elevar o líquido do nível do caminhão até o nível do contêiner, enquanto a segunda tarefa é superar o atrito nos tubos que conectam os dois.
O primeiro passo é determinar o comprimento equivalente do tubo de fricção para calcular a altura manométrica total (ƤHtotal) a partir dos dados recebidos.
Como a carga total é a soma da carga de atrito e da carga de elevação, a carga de atrito pode ser determinada pela Equação 3.
onde Hfr é considerado a carga de atrito (perdas por atrito) de todo o sistema (ou seja, linhas de sucção e descarga).
Observando a Figura 1, as perdas por atrito calculadas para a linha de sucção da Unidade B são mostradas na Figura 4 (190 gpm) e na Figura 5 (110 gpm).
O atrito do filtro precisa ser considerado no cálculo. O normal para um filtro sem malha, neste caso, é 1 libra por polegada quadrada (psi), o que equivale a 3 pés (pés). que tem cerca de 3 pés.
Em resumo, as perdas por atrito da linha de sucção a 190 gpm e a vazão nominal da bomba (110 gpm) estão nas Equações 4 e 5.
Em resumo, as perdas por atrito na linha de descarga podem ser determinadas subtraindo o atrito total do sistema Hfr do atrito da linha de sucção, conforme mostrado na Equação 6.
Como a perda por atrito da linha de descarga é calculada, o comprimento de atrito equivalente da linha de descarga pode ser aproximado com base no diâmetro conhecido do tubo e na velocidade de fluxo no tubo. Usando essas duas entradas em qualquer software de atrito de tubo, o atrito para 100 pés de tubo de 4 ″ a 190 gpm é calculado em 7,2 pés. Portanto, o comprimento de atrito equivalente da linha de descarga pode ser calculado de acordo com a Equação 7.
Usando o comprimento equivalente do tubo de descarga acima, o atrito do tubo de descarga em qualquer vazão pode ser calculado usando qualquer software de fração de tubo.
Como o desempenho de fábrica da bomba fornecida pelo fornecedor não atingiu a vazão de 190 gpm, foi feita uma extrapolação para determinar o desempenho da bomba sob operação de alta vazão existente. a equação PROJ.LIN no Excel. A equação que representa a curva da altura manométrica da bomba pode ser aproximada por um polinômio de terceira ordem. A equação 8 mostra o polinômio mais adequado para testes de fábrica.
A Figura 7 mostra a curva de fabricação (verde) e a curva de resistência (vermelho) para as condições atuais em campo com a válvula de sangria totalmente aberta. Lembre-se que a bomba possui quatro estágios.
Além disso, a linha azul mostra a curva do sistema, assumindo que a válvula de corte de descarga está parcialmente fechada. A pressão diferencial aproximada através da válvula é de 234 pés. Para válvulas existentes, esta é uma pressão diferencial grande e não pode atender aos requisitos.
A Figura 8 mostra a situação ideal quando a bomba é rebaixada de quatro para dois impulsores (verde claro).
Além disso, a linha azul mostra a curva do sistema quando a bomba está parada e a válvula de corte de descarga está parcialmente fechada. A pressão diferencial aproximada na válvula é de 85 pés. Veja o cálculo original na Figura 9.
A investigação do projeto do processo revelou uma superestimação da altura diferencial necessária devido ao projeto incorreto, faltando a presença de uma linha de equilíbrio gás/vapor entre o topo do caminhão e o topo do navio. De acordo com os dados do processo, a pressão do vapor de propano varia. significativamente do inverno para o verão. Portanto, o projeto original parece ter sido feito tendo em mente a pressão de vapor mais baixa no caminhão (inverno) e a pressão de vapor mais alta no contêiner (verão), o que é incorreto. Em uma linha balanceada, a mudança na pressão de vapor será insignificante e não deverá ser considerada no dimensionamento da altura manométrica diferencial da bomba.
Recomenda-se reduzir a bomba de quatro para dois impulsores e estrangular a válvula de descarga em aproximadamente 85 pés. Determine que a válvula deve ser estrangulada até que o fluxo atinja 110 gpm. Também determine que a válvula foi projetada para estrangulamento contínuo para garantir que haja nenhum dano interno. Se o revestimento interno da válvula não for projetado para tais situações, a fábrica precisará considerar outras ações.
Wesam Khalaf Allah tem oito anos de experiência na Saudi Aramco. Ele é especialista em bombas e selos mecânicos e esteve envolvido no comissionamento e start-up da Shaybah NGL como engenheiro de confiabilidade.
Amer Al-Dhafiri é especialista em engenharia com mais de 20 anos de experiência em bombas e selos mecânicos na Saudi Aramco. Para obter mais informações, visite aramco.com.
Horário da postagem: 21 de fevereiro de 2022
