Dve čerpadlá na vyprázdňovanie propánu s výkonom 30 koní (hp) trvalo pracujú pri vysokých prietokoch, ktoré presahujú navrhovanú kapacitu 110 galónov za minútu (gpm). Počas normálneho vyprázdňovania čerpadlo beží rýchlosťou 190 gpm, čo je mimo krivky čerpadla.Čerpadlo pracuje na 160% bode najlepšej účinnosti (BEP), čo je neprijateľné.Na základe prevádzkovej histórie čerpadlo beží dvakrát týždenne s priemernou dobou chodu jedna hodina na chod.Okrem toho čerpadlo prešlo generálnou opravou po šiestich rokoch prevádzky.Približná doba chodu medzi väčšími opravami je približne 1 mesiac, čo je veľmi krátka doba.Tieto čerpadlá sa považujú za čerpadlá s nízkou spoľahlivosťou, najmä preto, že procesná kvapalina sa považuje za čistú bez nerozpustených látok.Propán vyprázdňovacie čerpadlá sú dôležité na udržanie bezpečných hladín propánu pre spoľahlivú prevádzku kvapalín zemného plynu (NGL). Použitím vylepšení a opatrení na ochranu čerpadiel sa zabráni poškodeniu.
Ak chcete určiť príčinu prevádzky s vysokým prietokom, prepočítajte straty trením v potrubnom systéme, aby ste zistili, či čerpadlo nie je predimenzované. Preto sú potrebné všetky relevantné izometrické výkresy. Po preskúmaní schém potrubia a prístrojového vybavenia (P&ID) boli požadované izometrie potrubia určené na pomoc pri výpočte strát trením.Poskytuje sa kompletný izometrický pohľad na sacie potrubie na čerpadlo.Chýbajú izometrické pohľady na niektoré výtlačné potrubia.Preto bola stanovená konzervatívna aproximácia trenia výtlačného potrubia čerpadla na základe aktuálnych prevádzkových parametrov čerpadla. sacie potrubie jednotky B sa berie do úvahy vo výpočte, ako je znázornené zelenou farbou na obrázku 1.
Na určenie ekvivalentnej trecej dĺžky výtlačného potrubia sa použili skutočné prevádzkové parametre čerpadla (obrázok 2). Keďže nákladné vozidlo aj cieľová nádoba majú vedenia na vyrovnávanie tlaku, znamená to, že jediná úloha čerpadla môže byť rozdelená na dve časti. .Prvou úlohou je zdvihnúť kvapalinu z úrovne vozíka na úroveň kontajnera, zatiaľ čo druhou úlohou je prekonať trenie v potrubiach, ktoré ich spájajú.
Prvým krokom je určenie ekvivalentnej dĺžky trecej trubice na výpočet celkovej dopravnej výšky (ƤHtotal) z prijatých údajov.
Pretože celková výška je súčtom trecej hlavy a elevačnej hlavy, treciu hlavu možno určiť pomocou rovnice 3.
kde Hfr sa považuje za treciu výšku (trecie straty) celého systému (tj sacieho a výtlačného potrubia).
Pri pohľade na obrázok 1 sú straty trením vypočítané pre sacie potrubie jednotky B znázornené na obrázku 4 (190 gpm) a obrázku 5 (110 gpm).
Pri výpočte je potrebné vziať do úvahy trenie filtra. Normálna hodnota pre filter bez sieťky je v tomto prípade 1 libra na štvorcový palec (psi), čo sa rovná 3 stopám (ft). Zvážte tiež stratu trenia hadice, čo je asi 3 stopy.
Stručne povedané, straty trením v sacom potrubí pri 190 gpm a menovitý prietok čerpadla (110 gpm) sú v rovniciach 4 a 5.
Stručne povedané, straty trením vo výtlačnom potrubí možno určiť odpočítaním celkového trenia systému Hfr od trenia sacieho potrubia, ako je znázornené v rovnici 6.
Pretože sa vypočítava strata trením výtlačného potrubia, ekvivalentná trecia dĺžka výtlačného potrubia sa dá aproximovať na základe známeho priemeru potrubia a rýchlosti prúdenia v potrubí. 4″ potrubia pri 190 gpm je vypočítaná na 7,2 stopy. Preto sa ekvivalentná trecia dĺžka výtlačného potrubia môže vypočítať podľa rovnice 7.
Použitím ekvivalentnej dĺžky vyššie uvedenej výtlačnej rúrky je možné vypočítať trenie výtlačnej rúrky pri akomkoľvek prietoku pomocou ľubovoľného softvéru frakcie rúrky.
Pretože továrenský výkon čerpadla poskytnutého dodávateľom nedosahoval prietok 190 gpm, bola vykonaná extrapolácia na určenie výkonu čerpadla pri existujúcej prevádzke s vysokým prietokom. Na určenie presnej krivky je potrebné vykresliť krivku pôvodného výrobného výkonu a získať pomocou rovnicu LINEST v Exceli. Rovnicu predstavujúcu krivku hlavy čerpadla možno aproximovať polynómom tretieho rádu. Rovnica 8 ukazuje najvhodnejší polynóm na testovanie vo výrobe.
Obrázok 7 zobrazuje výrobnú krivku (zelená) a krivku odporu (červená) pre aktuálne podmienky v teréne s úplne otvoreným odvzdušňovacím ventilom. Pamätajte, že čerpadlo má štyri stupne.
Okrem toho modrá čiara zobrazuje krivku systému za predpokladu, že vypúšťací uzatvárací ventil je čiastočne uzavretý. Približný rozdiel tlakov na ventile je 234 stôp. Pre existujúce ventily je to veľký rozdiel tlakov a nemôže spĺňať požiadavky.
Obrázok 8 znázorňuje ideálnu situáciu, keď je čerpadlo znížené zo štyroch na dve obežné kolesá (svetlozelená).
Okrem toho modrá čiara zobrazuje krivku systému, keď je čerpadlo zastavené a vypúšťací uzatvárací ventil je čiastočne zatvorený. Približný rozdiel tlakov na ventile je 85 stôp. Pozrite si pôvodný výpočet na obrázku 9.
Skúmanie návrhu procesu odhalilo nadhodnotenie požadovanej diferenciálnej výšky v dôsledku nesprávneho návrhu, chýbajúcu líniu rovnováhy plynu/pary medzi hornou časťou nákladného vozidla a hornou časťou nádoby. Podľa údajov procesu sa tlak pár propánu mení výrazne od zimy do leta. Pôvodný návrh sa teda javí ako vytvorený s najnižším tlakom pár v kamióne (zima) a najvyšším tlakom pár v kontajneri (leto), čo je nesprávne. Keďže sú tieto dva vždy spojené pomocou vyvážená čiara, zmena tlaku pár bude nevýznamná a nemala by sa brať do úvahy pri dimenzovaní rozdielu výšky čerpadla.
Odporúča sa znížiť stupeň čerpadla zo štyroch na dve obežné kolesá a priškrtiť výtlačný ventil približne o 85 stôp. Určite, že ventil by mal byť priškrtený, kým prietok nedosiahne 110 gpm. Tiež sa zistilo, že ventil je navrhnutý na nepretržité škrtenie, aby žiadne vnútorné poškodenie. Ak vnútorný povlak ventilu nie je navrhnutý pre takéto situácie, bude musieť továreň zvážiť ďalšie opatrenia. Aby sa zastavilo, prvé obežné koleso musí zostať.
Wesam Khalaf Allah má osemročné skúsenosti v Saudi Aramco. Špecializuje sa na čerpadlá a mechanické upchávky a ako inžinier spoľahlivosti sa podieľal na uvedení do prevádzky a spustení Shaybah NGL.
Amer Al-Dhafiri je inžiniersky špecialista s viac ako 20-ročnými skúsenosťami v oblasti čerpadiel a mechanických upchávok pre Saudi Aramco. Ďalšie informácie nájdete na stránke aramco.com.
Čas odoslania: 21. februára 2022
