Dos bombas de descarga de propano con transmisión nominal de 30 caballos de fuerza (hp) operan consistentemente a altos caudales que exceden la capacidad nominal de diseño de 110 galones por minuto (gpm). Durante la descarga normal, la bomba funciona a 190 gpm, que es fuera de la curva de la bomba. La bomba está funcionando en el punto de mejor eficiencia (BEP) del 160%, lo cual es inaceptable. Según el historial de funcionamiento, una bomba funciona dos veces por semana con un tiempo de funcionamiento promedio de una hora por funcionamiento. La bomba se sometió a una revisión importante después de seis años de funcionamiento. El tiempo de funcionamiento aproximado entre reparaciones importantes es de aproximadamente 1 mes, lo cual es muy corto. Se considera que estas bombas tienen baja confiabilidad, especialmente porque el líquido del proceso se considera limpio y sin sólidos suspendidos. Propano Las bombas de descarga son importantes para mantener niveles seguros de propano para una operación confiable de líquidos de gas natural (LGN). La aplicación de mejoras y mitigaciones en la protección de las bombas evitará daños.
Para determinar la causa de la operación de alto flujo, vuelva a calcular las pérdidas por fricción del sistema de tuberías para determinar si la bomba está sobrediseñada. Por lo tanto, se requieren todos los dibujos isométricos relevantes. Al revisar los diagramas de tuberías e instrumentación (P&ID), se obtuvieron los isométricos de tuberías requeridos. determinado para ayudar a calcular las pérdidas por fricción. Se proporciona una vista isométrica completa de la línea de succión de la bomba. Faltan vistas isométricas de algunas líneas de descarga. Por lo tanto, se determinó una aproximación conservadora de la fricción de la línea de descarga de la bomba en función de los parámetros operativos actuales de la bomba. La línea de succión de la unidad B se considera en el cálculo, como se muestra en verde en la Figura 1.
Para determinar la longitud de fricción equivalente de la tubería de descarga, se utilizaron los parámetros operativos reales de la bomba (Figura 2). Dado que tanto el camión como el recipiente de destino tienen líneas de ecualización de presión, esto significa que la única tarea de la bomba se puede dividir en dos. La primera tarea es elevar el líquido desde el nivel del camión hasta el nivel del contenedor, mientras que la segunda tarea es superar la fricción en las tuberías que conectan los dos.
El primer paso es determinar la longitud equivalente del tubo de fricción para calcular la altura total (ƤHtotal) a partir de los datos recibidos.
Dado que la carga total es la suma de la carga de fricción y la carga de elevación, la carga de fricción se puede determinar mediante la Ecuación 3.
donde se considera que Hfr es la carga de fricción (pérdidas por fricción) de todo el sistema (es decir, líneas de succión y descarga).
Al observar la Figura 1, las pérdidas por fricción calculadas para la línea de succión de la Unidad B se muestran en la Figura 4 (190 gpm) y la Figura 5 (110 gpm).
Es necesario considerar la fricción del filtro en el cálculo. Lo normal para un filtro sin malla en este caso es 1 libra por pulgada cuadrada (psi), lo que equivale a 3 pies (pies). Además, considere la pérdida por fricción de la manguera. que es aproximadamente 3 pies.
En resumen, las pérdidas por fricción de la línea de succión a 190 gpm y el flujo nominal de la bomba (110 gpm) se encuentran en las Ecuaciones 4 y 5.
En resumen, las pérdidas por fricción en la línea de descarga se pueden determinar restando la fricción total del sistema Hfr de la fricción de la línea de succión, como se muestra en la Ecuación 6.
Dado que se calcula la pérdida por fricción de la línea de descarga, la longitud por fricción equivalente de la línea de descarga se puede aproximar en función del diámetro de la tubería conocido y la velocidad del flujo en la tubería. Usando estas dos entradas en cualquier software de fricción de tuberías, la fricción para 100 pies de tubería de 4″ a 190 gpm se calcula en 7,2 pies. Por lo tanto, la longitud de fricción equivalente de la línea de descarga se puede calcular de acuerdo con la Ecuación 7.
Usando la longitud equivalente de la tubería de descarga anterior, la fricción de la tubería de descarga a cualquier caudal se puede calcular usando cualquier software de fracción de tubería.
Dado que el rendimiento de fábrica de la bomba proporcionada por el proveedor no alcanzó un flujo de 190 gpm, se realizó una extrapolación para determinar el rendimiento de la bomba bajo la operación de alto flujo existente. Para determinar la curva exacta, es necesario trazar y obtener la curva de rendimiento de fabricación original utilizando la ecuación LINEST en Excel. La ecuación que representa la curva de altura de la bomba se puede aproximar mediante un polinomio de tercer orden. La ecuación 8 muestra el polinomio más adecuado para las pruebas de fábrica.
La Figura 7 muestra la curva de fabricación (verde) y la curva de resistencia (rojo) para las condiciones actuales en campo con la válvula de purga completamente abierta. Recuerde que la bomba tiene cuatro etapas.
Además, la línea azul muestra la curva del sistema, suponiendo que la válvula de cierre de descarga esté parcialmente cerrada. La presión diferencial aproximada a través de la válvula es de 234 pies. Para las válvulas existentes, esta es una presión diferencial grande y no puede cumplir con los requisitos.
La Figura 8 muestra la situación ideal cuando la bomba pasa de cuatro a dos impulsores (verde claro).
Además, la línea azul muestra la curva del sistema cuando la bomba está parada y la válvula de cierre de descarga está parcialmente cerrada. La presión diferencial aproximada a través de la válvula es de 85 pies. Consulte el cálculo original en la Figura 9.
La investigación del diseño del proceso reveló una sobreestimación de la altura diferencial requerida debido a un diseño incorrecto, al faltar la presencia de una línea de equilibrio de gas/vapor entre la parte superior del camión y la parte superior del recipiente. Según los datos del proceso, la presión del vapor de propano varía significativamente de invierno a verano. Por lo tanto, el diseño original parece estar hecho teniendo en mente la presión de vapor más baja en el camión (invierno) y la presión de vapor más alta en el contenedor (verano), lo cual es incorrecto. Dado que los dos siempre están conectados usando En una línea balanceada, el cambio en la presión de vapor será insignificante y no debe considerarse en el tamaño del cabezal diferencial de la bomba.
Se recomienda reducir la calidad de la bomba de cuatro a dos impulsores y estrangular la válvula de descarga aproximadamente 85 pies. Determine que la válvula debe estrangularse hasta que el flujo alcance 110 gpm. También determinó que la válvula está diseñada para estrangulación continua para garantizar que haya sin daños internos. Si el revestimiento interior de la válvula no está diseñado para tales situaciones, la fábrica deberá considerar medidas adicionales. Para detenerse, el primer impulsor debe permanecer.
Wesam Khalaf Allah tiene ocho años de experiencia en Saudi Aramco. Se especializa en bombas y sellos mecánicos y participó en la puesta en marcha de Shaybah NGL como ingeniero de confiabilidad.
Amer Al-Dhafiri es un especialista en ingeniería con más de 20 años de experiencia en bombas y sellos mecánicos para Saudi Aramco. Para obtener más información, visite aramco.com.
Hora de publicación: 21 de febrero de 2022
