Praktische Richtlinien für Kreiselpumpen in Öl-, Gas-, Erdöl- und petrochemischen Anlagen
Die Auswahl, Konfiguration, Verpackung, Installation, Inbetriebnahme und der Betrieb von Pumpen erfordern weitaus mehr Sorgfalt als gewöhnlich. Hier finden Sie praktische Richtlinien und nützliche Empfehlungen für Kreiselpumpen in verschiedenen Öl-, Gas-, Erdöl- und petrochemischen Anwendungen.
Kreiselpumpen
Der branchenweit am häufigsten eingesetzte Pumpentyp ist die Kreiselpumpe. Dies liegt an ihrer Flexibilität, Zuverlässigkeit, günstigen Förderhöhenverhältnissen, günstigen Preisen und ausgereiften Technologien. Sie werden normalerweise von Elektromotoren angetrieben, obwohl in bestimmten Anwendungen auch von Dampfturbinen angetriebene Zentrifugalpumpen verwendet wurden. Horizontale Pumpen können als wünschenswerter angesehen werden, aber in einigen Anwendungen können Bedingungen und spezifische Anforderungen die Auswahl vertikaler Pumpen erfordern.
Politik
In vielen Einrichtungen gilt für alle Phasen des Projekts, von der Konstruktion über die Pumpenauswahl, den Pumpenstandort, die Pumpenverrohrung bis hin zu Betrieb und Wartung, die Politik „Mal sehen, wie es sich entwickelt“. Diese Politik ist weder geeignet noch produktiv. Eine solche Richtlinie gilt nicht für Öl-, Gas-, Erdöl- und petrochemische Anlagen. Alle Phasen und Schritte – Pumpendimensionierung, Pumpenauswahl, Pumpenbestellung/-kauf, Inspektion, Installation, Betrieb und Wartung – sollten auf genauen technischen Bewertungen, Expertenwissen/Erfahrung und aktuellen erfolgreichen Betriebsreferenzen basieren.
Viele Pumpen in wichtigen Öl- und Gasdiensten wurden in einer 1+1-Konfiguration (ein Betrieb und eine Standby) installiert, da das Abschalten einer Pumpe die Produktion nicht stoppen sollte. Das Abschalten der Anlage oder Einrichtung aufgrund eines Pumpenausfalls ist aufgrund finanzieller Schäden und anderer Bedenken einfach keine Option. Allerdings sollte auch Schlüsselbereichen im Zusammenhang mit der Erhöhung der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden. Dichtungen und Lager sind dabei ein Schwerpunkt.
Betriebstemperaturen
Die Betriebstemperatur ist ein wichtiger Parameter für Pumpen und ihre Systeme. Pumpen für den Einsatz bei hohen oder niedrigen Temperaturen erfordern große Sorgfalt. Als Anhaltspunkt sollten für Betriebstemperaturen unter 5 F (-15 C) und über 266 F (130 C) robuste Konstruktions- und Herstellungsrichtlinien für Pumpen verwendet werden. Dies bedeutet normalerweise die Verwendung von Pumpen des American Petroleum Institute (API) 610 oder eines Äquivalents. Es gab unterschiedliche Merkmale und Vorkehrungen für hohe oder niedrige Betriebstemperaturen.
Beispielsweise sollten Pumpengehäuse mittig gestützt werden, um die Auswirkungen von Temperaturunterschieden zu reduzieren. In der Regel sollten spezielle Materialien und Dichtungssysteme verwendet werden, die mit den Betriebstemperaturen kompatibel sind. Die Pumpenkonfiguration mit oberem Auslass und Mittellinienunterstützung bietet Stabilität, wenn sie extremen Temperaturen und den damit verbundenen (produzierten) Rohrleitungslasten an Pumpendüsen ausgesetzt ist.
Geschwindigkeit
Die Pumpendrehzahl sollte normalerweise in einem frühen Stadium des Dimensionierungs-/Auswahlprozesses gewählt werden. Die Auswahl der höchsten praktischen Geschwindigkeit ist oft wünschenswert, da sie die kleinste Größe und normalerweise die niedrigsten Kosten und die einfachste Eindämmung des Systemdrucks ergibt. Die Effizienz wird normalerweise mit größerer Geschwindigkeit verbessert. Höhere Geschwindigkeiten können jedoch die Lebensdauer von Komponenten wie Dichtungen oder Lagern und die allgemeine Zuverlässigkeit verringern. Daher ist eine Optimierung erforderlich, um die optimale Drehzahl für jede Pumpe zu finden. Auch Code-Richtlinien (z. B. API 610) und bisher erfolgreiche Referenzen sollten geprüft werden.
Gleitringdichtungen
Heutzutage werden Gleitringdichtungen für fast jede Pumpe spezifiziert. Natürlich gibt es dichtungslose Pumpen, wie beispielsweise Magnetkupplungspumpen, die keine Dichtungen benötigen. Gleitringdichtungen vom Patronentyp werden am häufigsten bevorzugt. Fast alle Dichtungen verwenden eine kleine Menge der gepumpten Flüssigkeit oder eine alternative Flüssigkeit, um die Dichtungsflächen zu spülen.
Gleitringdichtungen bedürfen bei ihrer Auswahl, Montage, Installation und Inbetriebnahme besonderer Aufmerksamkeit. Dichtungen sind besonders in den ersten Betriebsstunden auf Dichtigkeit zu prüfen. Ein geringfügiges Leck durch die Dichtung reduziert sich in der Regel nach kurzer Zeit auf einen vernachlässigbaren Wert, aber wenn es andauert, könnte ein Problem vorliegen. Wenn bei der Installation der Dichtung etwas nicht stimmt, kann die Dichtung in den ersten Betriebsstunden (oder am ersten Tag) ausfallen. Andernfalls könnte der Schluss gezogen werden, dass die Dichtungsinstallation ordnungsgemäß durchgeführt wurde.
Die Gleitringdichtung war für viele ungeplante Abschaltungen von Prozess-/Großpumpen verantwortlich. Die Gesamtkosten für den Dichtungsaustausch und die Dichtungswartung während des gesamten Lebenszyklus einer Pumpe gehören zu den teuersten Kosten im Zusammenhang mit Pumpenbetrieb und -wartung. Als grobe Schätzung können ungefähr 3.000 bis 20.000 US-Dollar (im Durchschnitt) für den Austausch von Pumpen-Gleitringdichtungen ausgegeben werden. Bei einigen Pumpen muss die mechanische Pumpendichtung alle ein bis drei Jahre ausgetauscht werden. Im Falle eines Fehlers bei der Auswahl der Dichtung oder anhaltender Betriebsprobleme kann es jedoch alle paar Monate zu einem Dichtungsausfall kommen. Dies ist weder akzeptabel noch kosteneffektiv, und die Grundursache des Problems sollte gefunden und beseitigt werden.
Shop-Tests
Ein Werkstattleistungstest ist ein wichtiger Test für fast jede Pumpe. Pumpenkurven für Förderhöhe versus Durchflussrate, Netto-Saughöhe (NPSH), Wirkungsgrad, Leistung usw. waren theoretische Vorhersagen oder basierten auf Daten ähnlicher Pumpen. Diese Kurven sollten vorzugsweise für jede Pumpe im Werk des Herstellers überprüft werden, bevor die Pumpe auf die Baustelle geliefert wird. Idealerweise sollte ein Pumpenhersteller jede Pumpe in der Werkstatt ausreichend lange betreiben und alle erforderlichen Parameter in verschiedenen Betriebspunkten messen, um die Leistung und den störungsfreien Betrieb zu überprüfen.
Es gibt viele Verfahren für Pumpenleistungstests. Die Anzahl der Punkte und die Definitionen werden normalerweise zwischen verschiedenen Parteien ausgehandelt, aber die folgenden sind grobe Richtlinien. Idealerweise sollten mehr als acht Betriebspunkte betrachtet und vollständige Testdaten – einschließlich Förderhöhe, Kapazität, Effizienz und Leistung – für diese Punkte gemessen und aufgezeichnet werden. Diese Punkte sind in der Regel:
l Abschaltung
l minimaler kontinuierlicher stabiler Fluss
l in der Mitte zwischen Minimum und Nenndurchflüsse
l 80 % des Nenndurchflusses
l 90 % des Nenndurchflusses
l Nenndurchfluss, typischerweise um den Best Efficiency Point (BEP)
l 115 % des Nenndurchflusses und ein Punkt ganz rechts
Dieser letzte Punkt am Ende der Kurve könnte 125 % oder 130 % des Nenndurchflusses oder sogar mehr betragen, wenn die theoretische Kurve darüber hinausgeht.
Die Bestimmung des erforderlichen NPSH (NPSHr) stellt für einen Pumpenhersteller in der Regel weitaus größere Schwierigkeiten dar als andere Leistungsparameter. Folglich sollte mehr Vorsicht walten, wenn der verfügbare NPSH-Wert (NPSHa) zu nahe am NPSHr liegt (niedrige NPSH-Spanne).
Für kritische Pumpen, niedrige NPSH-Grenzen und andere sollte eine NPSHr-Prüfung spezifiziert werden. Als weiterer grober Anhaltspunkt kann eine NPSH-Spanne von weniger als 1,5 Metern (oder manchmal 2 Metern) zu einem NPSHr-Test führen.