Два розвантажувальні насоси пропану з приводом і потужністю 30 кінських сил (к.с.) стабільно працюють на високих витратах, що перевищують проектну номінальну продуктивність 110 галонів на хвилину (галлонів на хвилину). Під час нормального розвантаження насос працює зі швидкістю 190 галонів на хвилину, що становить за межами кривої насоса. Насос працює на 160% найкращої точки ефективності (BEP), що є неприйнятним. На основі історії експлуатації насос працює двічі на тиждень із середнім часом роботи однієї години. Крім того, насос пройшов капітальний ремонт після шести років експлуатації. Приблизний час роботи між капітальними ремонтами становить близько 1 місяця, що дуже мало. Ці насоси вважаються низьконадійними, особливо тому, що технологічна рідина вважається чистою без зважених частинок. Пропан розвантажувальні насоси важливі для підтримки безпечного рівня пропану для надійної роботи рідкого природного газу (NGL). Застосування вдосконалень і засобів захисту насоса запобігає пошкодженню.
Щоб визначити причину роботи з високим потоком, перерахуйте втрати на тертя в системі трубопроводів, щоб визначити, чи насос не має надмірної конструкції. Тому необхідні всі відповідні ізометричні креслення. Переглядаючи схеми трубопроводів та контрольно-вимірювальних приладів (P&ID), необхідні ізометричні параметри трубопроводів були визначені визначено, щоб допомогти розрахувати втрати на тертя. Надається повний ізометричний вигляд лінії всмоктування насоса. Ізометричні зображення деяких ліній нагнітання відсутні. Таким чином, консервативне наближення тертя лінії нагнітання насоса було визначено на основі поточних робочих параметрів насоса. Таким чином, У розрахунку враховується лінія всмоктування агрегату B, як показано зеленим кольором на малюнку 1.
Для визначення еквівалентної довжини тертя нагнітального трубопроводу використано фактичні параметри роботи насоса (рис. 2). Оскільки і вантажівка, і судно призначення мають лінії вирівнювання тиску, це означає, що єдине завдання насоса можна розділити на дві частини. .Перше завдання полягає в тому, щоб підняти рідину з рівня вантажівки на рівень контейнера, тоді як друге завдання полягає в тому, щоб подолати тертя в трубах, що з’єднують їх.
Першим кроком є визначення еквівалентної довжини фрикційної трубки для обчислення загального напору (ƤHtotal) на основі отриманих даних.
Оскільки загальний напір є сумою напору тертя та напору підйому, напір тертя можна визначити за рівнянням 3.
де Hfr вважається напором тертя (втратами на тертя) усієї системи (тобто лінії всмоктування та нагнітання).
Дивлячись на малюнок 1, втрати на тертя, розраховані для всмоктувальної лінії блоку B, показані на малюнку 4 (190 галлонів на хвилину) і на малюнку 5 (110 галлонів на хвилину).
Під час розрахунку необхідно враховувати тертя фільтра. Нормальним для фільтра без сітки в цьому випадку є 1 фунт на квадратний дюйм (psi), що еквівалентно 3 футам (футам). Крім того, враховуйте втрати на тертя шланга, що становить близько 3 футів.
Підсумовуючи, втрати на тертя в лінії всмоктування при 190 галлонах на хвилину та номінальній витраті насоса (110 галлонів на хвилину) наведені в рівняннях 4 і 5.
Підсумовуючи, втрати на тертя в лінії нагнітання можна визначити шляхом віднімання загального тертя системи Hfr від тертя в лінії всмоктування, як показано в рівнянні 6.
Оскільки розраховуються втрати на тертя напірної лінії, еквівалентна довжина напірної лінії на тертя може бути приблизно визначена на основі відомого діаметра труби та швидкості потоку в трубі. Використовуючи ці два вхідні дані в будь-якому програмному забезпеченні для тертя труб, тертя на 100 футів 4″ труби при 190 галлонах на хвилину розраховується як 7,2 фута. Тому еквівалентну довжину тертя лінії нагнітання можна розрахувати відповідно до рівняння 7.
Використовуючи еквівалентну довжину напірної труби, наведеної вище, тертя нагнітальної труби за будь-якої швидкості потоку можна розрахувати за допомогою будь-якого програмного забезпечення для фракцій труби.
Оскільки заводська продуктивність насоса, наданого постачальником, не досягала 190 галлонів на хвилину, було зроблено екстраполяцію, щоб визначити продуктивність насоса за наявної роботи з високим потоком. Щоб визначити точну криву, початкову криву продуктивності виробництва потрібно побудувати та отримати за допомогою Рівняння LINEST в Excel. Рівняння, що представляє криву напору насоса, можна апроксимувати поліномом третього порядку. Рівняння 8 показує найбільш відповідний поліном для заводських випробувань.
На малюнку 7 показано виробничу криву (зелений) і криву опору (червоний) для поточних умов у полі з повністю відкритим випускним клапаном. Пам’ятайте, що насос має чотири ступені.
Крім того, синя лінія показує криву системи, припускаючи, що запірний клапан нагнітання частково закритий. Приблизний перепад тиску на клапані становить 234 фути. Для існуючих клапанів це великий перепад тиску, який не відповідає вимогам.
На рисунку 8 показана ідеальна ситуація, коли насос знижується з чотирьох до двох робочих коліс (світло-зелений).
Крім того, синя лінія показує криву системи, коли насос зупинено, а запірний клапан нагнітання частково закритий. Приблизний перепад тиску на клапані становить 85 футів. Див. вихідний розрахунок на малюнку 9.
Дослідження конструкції процесу виявило переоцінку необхідного диференціального напору через неправильну конструкцію, відсутність лінії балансу газ/пар між верхньою частиною вантажівки та верхньою частиною резервуара. Згідно з даними процесу, тиск парів пропану змінюється значно від зими до літа. Таким чином, оригінальна конструкція, здається, зроблена з найнижчим тиском пари у вантажівці (взимку) і найвищим тиском пари в контейнері (влітку), що є неправильним. Оскільки обидва завжди з’єднані за допомогою збалансована лінія, зміна тиску пари буде незначною, і її не слід враховувати при визначенні диференціального напору насоса.
Рекомендується зменшити рівень насоса з чотирьох до двох робочих коліс і дроселювати нагнітальний клапан приблизно на 85 футів. Визначте, що клапан має бути дроселізований, поки потік не досягне 110 галлонів на хвилину. Також визначено, що клапан призначений для безперервного дроселювання, щоб забезпечити наявність внутрішніх пошкоджень немає. Якщо внутрішнє покриття клапана не призначене для таких ситуацій, завод повинен розглянути подальші дії. Щоб зупинитися, перше робоче колесо має залишитися.
Весам Халаф Аллах має восьмирічний досвід роботи в Saudi Aramco. Він спеціалізується на насосах і механічних ущільненнях і брав участь у введенні в експлуатацію та запуску Shaybah NGL як інженер з надійності.
Амер Аль-Дхафірі є інженерним фахівцем із понад 20-річним досвідом роботи з насосами та механічними ущільненнями для Saudi Aramco. Для отримання додаткової інформації відвідайте aramco.com.
Час публікації: 21 лютого 2022 р
