Hai máy bơm dỡ propan định mức truyền động có công suất 30 mã lực (hp) hoạt động liên tục ở tốc độ dòng chảy cao vượt quá công suất định mức thiết kế là 110 gallon mỗi phút (gpm). Trong quá trình dỡ hàng bình thường, máy bơm đang chạy ở tốc độ 190 gpm, tức là nằm ngoài đường cong của máy bơm. Máy bơm đang vận hành ở Điểm Hiệu suất Tốt nhất (BEP) là 160%, điều này là không thể chấp nhận được. Dựa trên lịch sử vận hành, một máy bơm chạy hai lần một tuần với thời gian chạy trung bình là một giờ mỗi lần chạy. Ngoài ra, máy bơm đã trải qua một cuộc đại tu sau sáu năm hoạt động. Thời gian chạy gần đúng giữa các lần sửa chữa lớn là khoảng 1 tháng, rất ngắn. Những máy bơm này được coi là có độ tin cậy thấp, đặc biệt vì chất lỏng trong quá trình được coi là sạch và không có chất rắn lơ lửng. Propane máy bơm dỡ tải đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì mức propan an toàn để vận hành chất lỏng khí tự nhiên (NGL) đáng tin cậy. Áp dụng các biện pháp cải tiến và giảm thiểu bảo vệ máy bơm sẽ ngăn ngừa hư hỏng.
Để xác định nguyên nhân gây ra hoạt động với lưu lượng cao, hãy tính toán lại tổn thất ma sát của hệ thống đường ống để xác định xem máy bơm có được thiết kế quá mức hay không. Do đó, cần phải có tất cả các bản vẽ đẳng cự có liên quan. Bằng cách xem xét sơ đồ đường ống và thiết bị đo đạc (P&ID), các đường đẳng cự đường ống cần thiết đã được xác định được xác định để giúp tính toán tổn thất do ma sát. Cung cấp chế độ xem đẳng cự đường hút hoàn chỉnh của máy bơm. Thiếu chế độ xem đẳng cự của một số đường xả. Do đó, phép tính gần đúng bảo thủ về ma sát đường xả của máy bơm đã được xác định dựa trên các thông số vận hành máy bơm hiện tại. Do đó, Đường hút của thiết bị B được xem xét trong tính toán, như thể hiện bằng màu xanh lục trong Hình 1.
Để xác định chiều dài ma sát đường ống tương đương của đường ống xả, các thông số vận hành thực tế của máy bơm đã được sử dụng (Hình 2). Vì cả xe tải và tàu đích đều có đường cân bằng áp suất, điều này có nghĩa là nhiệm vụ duy nhất của máy bơm có thể được chia thành hai .Nhiệm vụ đầu tiên là nâng chất lỏng từ mức xe tải lên mức container, còn nhiệm vụ thứ hai là khắc phục ma sát trong các đường ống nối hai bên.
Bước đầu tiên là xác định chiều dài ống ma sát tương đương để tính cột áp tổng (ƤHtotal) từ dữ liệu nhận được.
Vì cột nước tổng là tổng của cột áp ma sát và cột áp nâng nên cột nước ma sát có thể được xác định theo Công thức 3.
trong đó Hfr được coi là đầu ma sát (tổn thất ma sát) của toàn bộ hệ thống (tức là đường hút và đường xả).
Nhìn vào Hình 1, tổn thất ma sát tính toán cho đường hút của Tổ máy B được thể hiện trên Hình 4 (190 gpm) và Hình 5 (110 gpm).
Ma sát của bộ lọc cần được xem xét khi tính toán. Thông thường đối với bộ lọc không có lưới trong trường hợp này là 1 pound trên mỗi inch vuông (psi), tương đương với 3 feet (ft). Ngoài ra, hãy xem xét tổn thất ma sát của ống, đó là khoảng 3 feet.
Tóm lại, tổn thất ma sát của đường hút ở tốc độ 190 gpm và lưu lượng định mức của bơm (110 gpm) nằm trong Công thức 4 và 5.
Tóm lại, tổn thất ma sát trong đường xả có thể được xác định bằng cách trừ tổng ma sát của hệ thống Hfr khỏi ma sát của đường hút, như thể hiện trong Công thức 6.
Do tổn thất do ma sát của đường xả được tính toán nên chiều dài ma sát tương đương của đường xả có thể được tính gần đúng dựa trên đường kính ống đã biết và tốc độ dòng chảy trong đường ống. Sử dụng hai đầu vào này trong bất kỳ phần mềm ma sát đường ống nào, ma sát trong 100 feet của ống 4” ở tốc độ 190 gpm được tính là 7,2 feet. Do đó, chiều dài ma sát tương đương của đường xả có thể được tính theo Công thức 7.
Sử dụng chiều dài tương đương của ống xả ở trên, có thể tính toán ma sát của ống xả ở bất kỳ tốc độ dòng chảy nào bằng bất kỳ phần mềm phân đoạn ống nào.
Do hiệu suất xuất xưởng của máy bơm do nhà cung cấp cung cấp không đạt lưu lượng 190 gpm nên phép ngoại suy đã được thực hiện để xác định hiệu suất của máy bơm khi vận hành với lưu lượng cao hiện có. Để xác định đường cong chính xác, cần vẽ và thu được đường cong hiệu suất sản xuất ban đầu bằng cách sử dụng phương trình LINEST trong Excel. Phương trình biểu thị đường cong đầu bơm có thể được tính gần đúng bằng đa thức bậc ba. Phương trình 8 cho thấy đa thức phù hợp nhất cho thử nghiệm tại nhà máy.
Hình 7 thể hiện đường cong sản xuất (màu xanh lá cây) và đường cong điện trở (màu đỏ) đối với các điều kiện hiện tại tại hiện trường khi van xả mở hoàn toàn. Hãy nhớ rằng máy bơm có bốn giai đoạn.
Ngoài ra, đường màu xanh lam hiển thị đường cong hệ thống, giả sử van ngắt xả đóng một phần. Áp suất chênh lệch gần đúng trên van là 234 feet. Đối với các van hiện tại, đây là mức chênh lệch áp suất lớn và không thể đáp ứng yêu cầu.
Hình 8 cho thấy tình huống lý tưởng khi máy bơm được hạ cấp từ bốn xuống còn hai cánh quạt (màu xanh nhạt).
Ngoài ra, đường màu xanh lam hiển thị đường cong hệ thống khi máy bơm dừng lại và van ngắt xả đóng một phần. Áp suất chênh lệch gần đúng trên van là 85 feet. Xem tính toán ban đầu trong Hình 9.
Việc điều tra thiết kế quy trình cho thấy sự đánh giá quá cao cột áp vi sai cần thiết do thiết kế không chính xác, thiếu sự hiện diện của đường cân bằng khí/hơi giữa đỉnh xe tải và đỉnh bình. Theo dữ liệu quy trình, áp suất hơi propan thay đổi đáng kể từ mùa đông sang mùa hè. Vì vậy, thiết kế ban đầu dường như được thực hiện với áp suất hơi thấp nhất trong xe tải (mùa đông) và áp suất hơi cao nhất trong thùng chứa (mùa hè), điều này là không chính xác. Vì cả hai luôn được kết nối bằng cách sử dụng một đường cân bằng, sự thay đổi áp suất hơi sẽ không đáng kể và không nên xem xét đến kích thước đầu vi sai của máy bơm.
Nên hạ cấp máy bơm từ bốn xuống còn hai cánh quạt và điều tiết van xả khoảng 85 feet. Xác định rằng van phải được điều tiết cho đến khi lưu lượng đạt 110 gpm. Cũng xác định rằng van được thiết kế để điều tiết liên tục để đảm bảo có không có hư hỏng bên trong. Nếu lớp phủ bên trong van không được thiết kế cho những tình huống như vậy, nhà máy sẽ cần xem xét hành động tiếp theo. Để dừng, cánh quạt đầu tiên phải được giữ nguyên.
Wesam Khalaf Allah có tám năm kinh nghiệm tại Saudi Aramco. Ông chuyên về máy bơm và phốt cơ khí, đồng thời đã tham gia vận hành và khởi động Shaybah NGL với tư cách là kỹ sư về độ tin cậy.
Amer Al-Dhafiri là chuyên gia kỹ thuật với hơn 20 năm kinh nghiệm về máy bơm và phốt cơ khí cho Saudi Aramco. Để biết thêm thông tin, hãy truy cập aramco.com.
Thời gian đăng: Feb-21-2022
