Två drivningsklassade propanavlastningspumpar märkta till 30 hästkrafter (hk) arbetar konsekvent med höga flödeshastigheter som överstiger den designade nominella kapaciteten på 110 gallon per minut (gpm). Under normal avlastning går pumpen med 190 gpm, vilket är utanför pumpkurvan. Pumpen arbetar vid 160 % bästa effektivitetspunkt (BEP), vilket är oacceptabelt. Baserat på drifthistoriken går en pump två gånger i veckan med en genomsnittlig drifttid på en timme per körning. pumpen genomgick en större översyn efter sex års drift. Den ungefärliga drifttiden mellan större reparationer är cirka 1 månad, vilket är mycket kort. Dessa pumpar anses ha låg tillförlitlighet, särskilt eftersom processvätskan anses vara ren utan suspenderade ämnen. Propan avlastningspumpar är viktiga för att upprätthålla säkra propannivåer för tillförlitlig drift av naturgasvätskor (NGL). Genom att tillämpa förbättringar och begränsningar av pumpskyddet förhindras skador.
För att fastställa orsaken till drift med högt flöde, beräkna om friktionsförlusterna för rörsystemet för att avgöra om pumpen är överdesignad. Därför krävs alla relevanta isometriska ritningar. Genom att granska rörlednings- och instrumenteringsdiagrammen (P&ID) var de erforderliga rörledningsisometrierna fastställts för att hjälpa till att beräkna friktionsförluster. En fullständig isometrisk vy av pumpen tillhandahålls. Isometriska vyer av vissa utloppsledningar saknas. Därför bestämdes en konservativ approximation av pumpens utloppsledningsfriktion baserat på aktuella pumpdriftsparametrar. Därför enhet B sugledning beaktas i beräkningen, som visas i grönt i figur 1.
För att bestämma den ekvivalenta rörfriktionslängden för utloppsröret användes faktiska pumpdriftsparametrar (Figur 2). Eftersom både lastbilen och destinationskärlet har tryckutjämningslinjer, betyder detta att pumpens enda uppgift kan delas upp i två .Den första uppgiften är att lyfta vätskan från lastbilsnivån till containernivån, medan den andra uppgiften är att övervinna friktionen i rören som förbinder de två.
Det första steget är att bestämma den ekvivalenta friktionsrörslängden för att beräkna det totala trycket (ƤHtotal) från mottagna data.
Eftersom det totala trycket är summan av friktionshuvudet och elevationshuvudet, kan friktionshuvudet bestämmas med ekvation 3.
där Hfr anses vara friktionshuvudet (friktionsförluster) för hela systemet (dvs sug- och utloppsledningar).
Genom att titta på figur 1 visas friktionsförlusterna beräknade för sugledningen i enhet B i figur 4 (190 gpm) och figur 5 (110 gpm).
Filterfriktion måste beaktas i beräkningen. Normalt för ett filter utan nät i detta fall är 1 pund per kvadrattum (psi), vilket motsvarar 3 fot (ft). Tänk också på friktionsförlusten hos slangen, vilket är ca 3 fot.
Sammanfattningsvis finns sugledningens friktionsförluster vid 190 gpm och pumpens nominella flöde (110 gpm) i ekvationerna 4 och 5.
Sammanfattningsvis kan friktionsförlusterna i utloppsledningen bestämmas genom att subtrahera den totala systemfriktionen Hfr från sugledningsfriktionen, som visas i ekvation 6.
Eftersom friktionsförlusten för utloppsledningen beräknas, kan den ekvivalenta friktionslängden för utloppsledningen approximeras baserat på den kända rördiametern och flödeshastigheten i röret. Genom att använda dessa två ingångar i valfri rörfriktionsmjukvara, friktionen för 100 fot av 4″ rör vid 190 gpm beräknas vara 7,2 fot. Därför kan den ekvivalenta friktionslängden för utloppsledningen beräknas enligt ekvation 7.
Med användning av motsvarande längd på utloppsröret ovan, kan utloppsrörets friktion vid valfri flödeshastighet beräknas med hjälp av valfri rörfraktionsprogramvara.
Eftersom fabriksprestanda för pumpen som tillhandahålls av leverantören inte nådde 190 gpm flöde, gjordes extrapolering för att bestämma pumpens prestanda under befintlig högflödesdrift. För att bestämma den exakta kurvan måste den ursprungliga tillverkningskurvan ritas och erhållas med hjälp av den LINESTA ekvationen i Excel. Ekvationen som representerar pumphöjdskurvan kan approximeras av ett tredje ordningens polynom. Ekvation 8 visar det mest lämpliga polynomet för fabrikstestning.
Figur 7 visar tillverkningskurvan (grön) och motståndskurvan (röd) för de aktuella förhållandena i fält med avluftningsventilen helt öppen. Kom ihåg att pumpen har fyra steg.
Dessutom visar den blå linjen systemkurvan, förutsatt att utloppsavstängningsventilen är delvis stängd. Det ungefärliga differenstrycket över ventilen är 234 fot. För befintliga ventiler är detta ett stort differenstryck och kan inte uppfylla kraven.
Figur 8 visar den idealiska situationen när pumpen nedgraderas från fyra till två pumphjul (ljusgrön).
Dessutom visar den blå linjen systemkurvan när pumpen är stoppad och utloppsavstängningsventilen är delvis stängd. Det ungefärliga differenstrycket över ventilen är 85 fot. Se den ursprungliga beräkningen i figur 9.
Undersökning av processdesignen avslöjade en överskattning av det erforderliga differentialtrycket på grund av felaktig design, saknade närvaron av en gas-/ångbalansledning mellan toppen av lastbilen och toppen av kärlet. Enligt processdata varierar propanångtrycket avsevärt från vinter till sommar. Så den ursprungliga designen verkar vara gjord med det lägsta ångtrycket i lastbilen (vinter) och det högsta ångtrycket i containern (sommar) i åtanke, vilket är felaktigt. Eftersom de två alltid är sammankopplade med hjälp av en balanserad linje, kommer förändringen i ångtryck att vara obetydlig och bör inte beaktas vid dimensionering av pumpdifferentialtryck.
Det rekommenderas att nedgradera pumpen från fyra till två pumphjul och strypa utloppsventilen med cirka 85 fot. Bestäm att ventilen ska strypas tills flödet når 110 gpm. Även fastställt att ventilen är konstruerad för kontinuerlig strypning för att säkerställa att det finns inga inre skador. Om ventilens inre beläggning inte är konstruerad för sådana situationer måste fabriken överväga ytterligare åtgärder. För att stoppa måste det första pumphjulet sitta kvar.
Wesam Khalaf Allah har åtta års erfarenhet på Saudi Aramco. Han är specialiserad på pumpar och mekaniska tätningar och var involverad i driftsättningen och uppstarten av Shaybah NGL som tillförlitlighetsingenjör.
Amer Al-Dhafiri är en ingenjörsspecialist med över 20 års erfarenhet av pumpar och mekaniska tätningar för Saudi Aramco. För mer information, besök aramco.com.
Posttid: 2022-21-2
