Risoluzione dei problemi di una pompa API guasta

Jul 29, 2023

Una pompa di iniezione per salamoia è una parte fondamentale di qualsiasi operazione di salamoia o impianto di sale che pratica l'estrazione di materie prime.

Per i due anni per i quali erano disponibili i record, una di questa coppia di pompe centrifughe da 400 cavalli (hp), 3.600 rotazioni al minuto (rpm), 4x3x16 pollici (Immagine 1, in alto) si guastava ogni due mesi. I costi di manutenzione erano prevedibili ed elevati.

Ogni caso di guasto rappresentava un'interruzione del processo di produzione della salamoia per un impianto di sale e comportava costi di manutenzione e appaltatori, ma il motivo per cui la pompa fosse così problematica era un mistero e i costi elevati non potevano essere tollerati.

La progettazione del processo all'epoca era quella mostrata nell'immagine 2. Per quanto ne sapevamo, questo progetto risaliva al 1984, quando furono adottati questo progetto di pompa e processo per riciclare gli spurghi.

A causa della progettazione del processo e della configurazione della tubazione a monte, il pompaggio potrebbe variare da 1 grammo per centimetro cubo (g/cm3) quando è in acqua, a 1,20 g/cm3 (salinità al 100%) quando passa una massa salina di salamoia completamente satura. La densità media nel tempo è stata di circa il 50% di salinità o 1,10 g/cm3, ma la pompa non ha rilevato tanto la media quanto le variazioni.

Le tubazioni a valle costituivano un'altra parte della storia, poiché i pozzi della salamoia erano profondi 2.500 piedi. Questi hanno realizzato un design con tubo a U con pompaggio a densità variabile sulla gamba sinistra e salamoia satura a 1,20 g/cm3 sulla destra.

Come se la progettazione del processo non fosse stata una sfida sufficiente per la pompa, gli operatori avevano adottato, come pratica preferita, la strozzatura post-caverna. Questo è stato uno sviluppo recente negli ultimi due anni e ha esacerbato quella che era già una situazione problematica. Per questo motivo le pompe dovevano essere sostituite ogni due mesi.

Pertanto, la combinazione di progettazione del processo e pratica operativa ha inviato la pompa attraverso un ciclo di funzionamento quasi morto a sinistra del punto di migliore efficienza (BEP), quindi attraversando il BEP per funzionare in cavitazione all'estrema destra del BEP.

Lo strozzamento post-caverna è stato preferito dagli operatori per la logica secondo cui "la salamoia avrebbe continuato a fluire per un lungo periodo dopo che una pompa si era guastata". Gli operatori non si rendevano conto che questa pratica favoriva la sindrome dei guasti frequenti.

Osservando le registrazioni del funzionamento del sistema, le registrazioni del flusso alto e basso durante un mese raccontavano parte della storia. C'era una grande variazione dal flusso più basso a quello medio fino a quello più alto. Molte delle letture quotidiane collocano il flusso a un livello che sarebbe troppo lontano dal BEP.

Il problema non era solo il flusso alto o basso ma entrambi (si verificavano in momenti diversi). La pompa oscillava avanti e indietro lungo la sua curva delle prestazioni da un minimo di 100 galloni al minuto (gpm) a una velocità elevata di 860 gpm, che era oltre la fine della curva delle prestazioni e quando il rumore di cavitazione era forte.

La potenza consumata dal motore raccontava una storia più sorprendente. Il motore era spesso in condizioni di sovraccarico, con ampere fino a 60, molto al di sopra del valore nominale di 52.

Questi indicavano che il flusso eccessivo di fluido ad alta densità era un problema serio anche dal punto di vista del carico del motore, e tutta quella potenza entrava nella pompa causando l'autodistruzione ogni due mesi.

Perché si dovrebbe verificare così tanta varianza? Alcuni dati sulla densità del pompaggio aiutano a dare corpo alla storia. La salinità misurata variava dall'8% all'86% in più di 200 letture e le medie erano di circa il 50% (Immagine 4). La variazione della salinità, combinata con la progettazione del processo, costringeva la pompa a variare in tutto il suo intervallo di portata.

Considerando l'intero sistema, potrebbe essere gestito con due pozzi funzionanti (uno in, uno fuori), tre pozzi (due in uno out o viceversa) o quattro pozzi (due in, due out), che trattavano le pompe a perdite per attrito di scarico notevolmente diverse a seconda della configurazione.

Sono stati sviluppati modelli idraulici per le diverse situazioni. La pompa era adatta alla situazione in cui pompava solo acqua e il flusso non entrava nella zona di cavitazione (Immagine 7).