To driv-klassifiserte propan-tømmepumper vurdert til 30 hestekrefter (hk) opererer konsekvent med høye strømningshastigheter utover designkapasiteten på 110 gallons per minutt (gpm). Under normal lossing kjører pumpen med 190 gpm, som er utenfor pumpekurven. Pumpen fungerer ved 160 % beste effektivitetspunkt (BEP), noe som er uakseptabelt. Basert på driftshistorikk går en pumpe to ganger i uken med en gjennomsnittlig driftstid på én time per kjøring. pumpen gjennomgikk en større overhaling etter seks års drift. Den omtrentlige driftstiden mellom større reparasjoner er ca. 1 måned, som er svært kort. Disse pumpene anses å ha lav pålitelighet, spesielt siden prosessvæsken anses som ren uten suspendert faststoff.Propan lossepumper er viktige for å opprettholde sikre propannivåer for pålitelig drift av naturgassvæsker (NGL). Ved å bruke forbedringer og avbøtende pumpebeskyttelse vil skade forhindres.
For å finne årsaken til drift med høy strømning, beregne friksjonstapene til rørsystemet på nytt for å finne ut om pumpen er overdesignet. Derfor er alle relevante isometriske tegninger påkrevd. Ved å se på rør- og instrumenteringsdiagrammene (P&ID-er), ble de nødvendige isometriske rørledningene bestemt for å hjelpe til med å beregne friksjonstap. En fullstendig isometrisk visning av pumpen er gitt. Isometriske visninger av noen utslippsledninger mangler. Derfor ble en konservativ tilnærming av pumpens utslippsledningsfriksjon bestemt basert på gjeldende pumpedriftsparametere. enhet B sugeledning tas med i beregningen, som vist i grønt i figur 1.
For å bestemme den ekvivalente rørfriksjonslengden til utløpsrøret, ble faktiske pumpedriftsparametere brukt (Figur 2). Siden både lastebilen og målfartøyet har trykkutjevningslinjer, betyr dette at pumpens eneste oppgave kan deles i to .Den første oppgaven er å løfte væsken fra lastebilnivået til containernivået, mens den andre oppgaven er å overvinne friksjonen i rørene som forbinder de to.
Det første trinnet er å bestemme den ekvivalente friksjonsrørlengden for å beregne den totale hodehøyden (ƤHtotal) fra de mottatte dataene.
Siden det totale hodet er summen av friksjonshodet og høydehodet, kan friksjonshodet bestemmes av ligning 3.
hvor Hfr anses å være friksjonshodet (friksjonstap) til hele systemet (dvs. suge- og utløpsledninger).
Ved å se på figur 1, er friksjonstapene beregnet for sugelinjen til enhet B vist i figur 4 (190 gpm) og figur 5 (110 gpm).
Filterfriksjon må tas med i beregningen. Normalen for et filter uten mesh i dette tilfellet er 1 pund per kvadrattomme (psi), som tilsvarer 3 fot (ft). Vurder også friksjonstapet til slangen, som er ca 3 fot.
Oppsummert er sugeledningens friksjonstap ved 190 gpm og pumpens nominelle strømning (110 gpm) i ligning 4 og 5.
Oppsummert kan friksjonstapene i utløpsledningen bestemmes ved å trekke den totale systemfriksjonen Hfr fra sugeledningsfriksjonen, som vist i ligning 6.
Siden friksjonstapet til utløpsledningen beregnes, kan den ekvivalente friksjonslengden til utløpsledningen tilnærmes basert på den kjente rørdiameteren og strømningshastigheten i røret. Ved å bruke disse to inngangene i enhver rørfriksjonsprogramvare, vil friksjonen for 100 fot av 4" rør ved 190 gpm er beregnet til å være 7,2 fot. Derfor kan den ekvivalente friksjonslengden til utløpsledningen beregnes i henhold til ligning 7.
Ved å bruke den ekvivalente lengden på utløpsrøret ovenfor, kan utløpsrørfriksjonen ved enhver strømningshastighet beregnes ved å bruke hvilken som helst rørfraksjonsprogramvare.
Siden fabrikkytelsen til pumpen levert av leverandøren ikke nådde 190 gpm flow, ble det foretatt ekstrapolering for å bestemme pumpeytelsen under eksisterende høystrømsdrift. For å bestemme den nøyaktige kurven, må den opprinnelige produksjonsytelseskurven plottes og oppnås ved hjelp av den LINJESTE ligningen i Excel. Ligningen som representerer pumpehodekurven kan tilnærmes med et tredje ordens polynom. Ligning 8 viser det mest passende polynomet for fabrikktesting.
Figur 7 viser produksjonskurven (grønn) og motstandskurven (rød) for strømforholdene i felten med lufteventilen helt åpen. Husk at pumpen har fire trinn.
I tillegg viser den blå linjen systemkurven, forutsatt at utløpsavstengningsventilen er delvis stengt. Det omtrentlige differensialtrykket over ventilen er 234 fot. For eksisterende ventiler er dette et stort differensialtrykk og kan ikke oppfylle kravene.
Figur 8 viser den ideelle situasjonen når pumpen nedgraderes fra fire til to impellere (lysegrønn).
I tillegg viser den blå linjen systemkurven når pumpen er stoppet og utløpsavstengningsventilen er delvis stengt. Det omtrentlige differensialtrykket over ventilen er 85 fot. Se den opprinnelige beregningen i figur 9.
Undersøkelse av prosessdesignet avdekket en overestimering av nødvendig differensialhøyde på grunn av feil design, manglende tilstedeværelse av en gass/dampbalanselinje mellom toppen av lastebilen og toppen av fartøyet. I følge prosessdata varierer propandamptrykket betydelig fra vinter til sommer. Så det originale designet ser ut til å være utført med det laveste damptrykket i lastebilen (vinter) og det høyeste damptrykket i containeren (sommeren), noe som er feil. Siden de to alltid er koblet sammen vha. en balansert linje, vil endringen i damptrykk være ubetydelig og bør ikke vurderes ved dimensjonering av pumpedifferensialhøyden.
Det anbefales å nedgradere pumpen fra fire til to impellere og strupe utløpsventilen med ca. 85 fot. Bestem at ventilen skal strupes til strømmen når 110 gpm. Også bestemt at ventilen er designet for kontinuerlig struping for å sikre at det er ingen innvendig skade. Hvis ventilens indre belegg ikke er designet for slike situasjoner, må fabrikken vurdere ytterligere tiltak. For å stoppe må det første løpehjulet stå igjen.
Wesam Khalaf Allah har åtte års erfaring i Saudi Aramco. Han spesialiserer seg på pumper og mekaniske tetninger og var involvert i idriftsettelse og oppstart av Shaybah NGL som pålitelighetsingeniør.
Amer Al-Dhafiri er en ingeniørspesialist med over 20 års erfaring innen pumper og mekaniske tetninger for Saudi Aramco. For mer informasjon, besøk aramco.com.
Innleggstid: 21. februar 2022
