Due pompe di scarico del propano con potenza nominale di 30 cavalli (hp) funzionano costantemente a portate elevate superiori alla capacità nominale di progetto di 110 galloni al minuto (gpm). Durante lo scarico normale, la pompa funziona a 190 gpm, che è all'esterno della curva della pompa. La pompa funziona al punto di migliore efficienza (BEP) del 160%, il che è inaccettabile. In base alla cronologia di funzionamento, una pompa funziona due volte a settimana con un tempo di funzionamento medio di un'ora per ciclo. Inoltre, il la pompa è stata sottoposta a una revisione importante dopo sei anni di funzionamento. Il tempo di funzionamento approssimativo tra una riparazione importante e l'altra è di circa 1 mese, che è molto breve. Queste pompe sono considerate poco affidabili, soprattutto perché il liquido di processo è considerato pulito e privo di solidi sospesi. Propano le pompe di scarico sono importanti per mantenere livelli di propano sicuri per un funzionamento affidabile dei gas naturali liquidi (NGL). L'applicazione di miglioramenti e mitigazioni della protezione della pompa preverrà i danni.
Per determinare la causa del funzionamento a flusso elevato, ricalcolare le perdite per attrito del sistema di tubazioni per determinare se la pompa è sovradimensionata. Pertanto, sono necessari tutti i disegni isometrici pertinenti. Esaminando gli schemi delle tubazioni e della strumentazione (P&ID), sono stati rilevati gli schemi isometrici delle tubazioni richiesti determinato per aiutare a calcolare le perdite per attrito. Viene fornita una vista isometrica completa della linea di aspirazione della pompa. Mancano le viste isometriche di alcune linee di scarico. Pertanto, è stata determinata un'approssimazione conservativa dell'attrito della linea di scarico della pompa in base agli attuali parametri di funzionamento della pompa. Pertanto, il Nel calcolo viene considerata la linea di aspirazione dell'unità B, come mostrato in verde nella Figura 1.
Per determinare la lunghezza di attrito equivalente della tubazione di scarico, sono stati utilizzati i parametri di funzionamento effettivi della pompa (Figura 2). Poiché sia il camion che la nave di destinazione dispongono di linee di equalizzazione della pressione, ciò significa che l'unico compito della pompa può essere suddiviso in due Il primo compito è sollevare il liquido dal livello del camion al livello del container, mentre il secondo compito è superare l'attrito nei tubi che collegano i due.
Il primo passo è determinare la lunghezza equivalente del tubo di attrito per calcolare la prevalenza totale (ΔHtotale) dai dati ricevuti.
Poiché il carico totale è la somma del carico di attrito e del carico di elevazione, il carico di attrito può essere determinato dall'equazione 3.
dove Hfr è considerato il carico di attrito (perdite per attrito) dell'intero sistema (cioè linee di aspirazione e mandata).
Osservando la Figura 1, le perdite per attrito calcolate per la linea di aspirazione dell'Unità B sono mostrate in Figura 4 (190 gpm) e Figura 5 (110 gpm).
Nel calcolo è necessario considerare l'attrito del filtro. In questo caso, il valore normale per un filtro senza rete è 1 libbra per pollice quadrato (psi), che equivale a 3 piedi (piedi). Inoltre, considerare la perdita di attrito del tubo, che è circa 3 piedi.
In sintesi, le perdite per attrito della linea di aspirazione a 190 gpm e la portata nominale della pompa (110 gpm) si trovano nelle equazioni 4 e 5.
In sintesi, le perdite per attrito nella linea di scarico possono essere determinate sottraendo l'attrito totale del sistema Hfr dall'attrito della linea di aspirazione, come mostrato nell'Equazione 6.
Poiché viene calcolata la perdita di attrito della linea di scarico, la lunghezza di attrito equivalente della linea di scarico può essere approssimata in base al diametro noto del tubo e alla velocità del flusso nel tubo. Utilizzando questi due input in qualsiasi software di attrito del tubo, l'attrito per 100 piedi di un tubo da 4″ a 190 gpm è pari a 7,2 piedi. Pertanto, la lunghezza di attrito equivalente della linea di scarico può essere calcolata secondo l'Equazione 7.
Utilizzando la lunghezza equivalente del tubo di scarico di cui sopra, l'attrito del tubo di scarico a qualsiasi portata può essere calcolato utilizzando qualsiasi software di frazione del tubo.
Poiché le prestazioni di fabbrica della pompa fornita dal fornitore non raggiungevano un flusso di 190 gpm, è stata effettuata un'estrapolazione per determinare le prestazioni della pompa in condizioni di funzionamento a flusso elevato esistente. Per determinare la curva esatta, la curva delle prestazioni di produzione originali deve essere tracciata e ottenuta utilizzando l'equazione REGR.LIN in Excel. L'equazione che rappresenta la curva della prevalenza della pompa può essere approssimata da un polinomio di terzo ordine. L'equazione 8 mostra il polinomio più adatto per i test in fabbrica.
La Figura 7 mostra la curva di produzione (verde) e la curva di resistenza (rossa) per le condizioni attuali sul campo con la valvola di spurgo completamente aperta. Ricordare che la pompa ha quattro stadi.
Inoltre, la linea blu mostra la curva del sistema, presupponendo che la valvola di intercettazione dello scarico sia parzialmente chiusa. La pressione differenziale approssimativa attraverso la valvola è di 234 piedi. Per le valvole esistenti, si tratta di una pressione differenziale elevata e non può soddisfare i requisiti.
La Figura 8 mostra la situazione ideale quando la pompa viene declassata da quattro a due giranti (verde chiaro).
Inoltre, la linea blu mostra la curva del sistema quando la pompa è ferma e la valvola di intercettazione dello scarico è parzialmente chiusa. La pressione differenziale approssimativa attraverso la valvola è di 85 piedi. Vedere il calcolo originale nella Figura 9.
L'analisi della progettazione del processo ha rivelato una sovrastima della prevalenza differenziale richiesta a causa di una progettazione errata, senza la presenza di una linea di equilibrio gas/vapore tra la parte superiore del camion e la parte superiore del serbatoio. Secondo i dati di processo, la pressione del vapore di propano varia significativamente dall'inverno all'estate. Quindi il progetto originale sembra essere stato realizzato tenendo presente la pressione di vapore più bassa nel camion (inverno) e la pressione di vapore più alta nel contenitore (estate), il che non è corretto. Poiché i due sono sempre collegati utilizzando una linea bilanciata, la variazione della pressione del vapore sarà insignificante e non dovrà essere considerata nel dimensionamento della prevalenza differenziale della pompa.
Si consiglia di declassare la pompa da quattro a due giranti e di strozzare la valvola di scarico di circa 85 piedi. Determinare che la valvola deve essere strozzata fino a quando il flusso raggiunge 110 gpm. Determinare inoltre che la valvola è progettata per uno strozzamento continuo per garantire che ci sia nessun danno interno. Se il rivestimento interno della valvola non è progettato per tali situazioni, la fabbrica dovrà prendere in considerazione ulteriori azioni. Per fermarsi, la prima girante deve rimanere.
Wesam Khalaf Allah ha otto anni di esperienza presso Saudi Aramco. È specializzato in pompe e tenute meccaniche ed è stato coinvolto nella messa in servizio e nell'avvio di Shaybah NGL come ingegnere dell'affidabilità.
Amer Al-Dhafiri è uno specialista in ingegneria con oltre 20 anni di esperienza in pompe e tenute meccaniche per Saudi Aramco. Per ulteriori informazioni, visitare aramco.com.
Orario di pubblicazione: 21 febbraio 2022
