Changements dans les pipelines de lisier : quel effet cela peut-il avoir sur votre exploitation?

Découvrez ce qui se passe lorsque des modifications sont apportées à un pipeline de lisier au milieu d’une opération. Découvrez comment ces changements affectent la pompe et les performances globales de l’opération.
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Cet article comprend :

  • Description du pipeline de lisier
  • Lignes directrices pour un pipeline de lisier efficace
  • Que se passe-t-il lorsqu’un diamètre de tuyau est modifié
  • Lors de l’examen des changements de diamètre de pipeline
  • Effet de la modification de la longueur du tuyau
  • Conseils rapides lors du changement d’un pipeline de lisier
  • Une étude de cas

Description du pipeline de lisier :

L’abrasion des tuyaux et la perte d’érosion associée sont une préoccupation majeure dans tout système de pipeline de boue. Des efforts sont constamment déployés pour améliorer la structure et les matériaux des pipelines pour une variété d’industries. Les pipelines de boue peuvent être fabriqués à partir de nombreux matériaux différents tels que l’acier au carbone, l’acier allié, l’acier trempé, l’acier inoxydable, les tuyaux revêtus résistants à l’abrasion et les tuyaux non ferreux, le PEHD, etc. Le matériau du pipeline est généralement choisi en fonction de l’application, du matériau pompé et du coût.

L’utilisation de pipelines de boue non ferreuse augmente de jour en jour dans le monde entier.

Par exemple:

Le polyéthylène haute densité (PEHD) est largement utilisé pour des applications telles que les résidus miniers en raison de son poids moléculaire ultra-élevé et de sa résistance à l’abrasivité. Il a une bien meilleure espérance de vie que les tuyaux en acier au carbone non doublés, en particulier lorsqu’il s’agit de boues abrasives ou corrosives. Le polyuréthane est généralement utilisé pour la tuyauterie de boue en usine. Il est flexible et résistant à la chaleur et à la corrosion. Le tuyau en polybutylène est un tuyau thermoplastique flexible et a une résistance à la traction plus élevée et une très bonne résistance à la chaleur. Outre ce qui précède, d’autres tuyaux non ferreux à faible résistance à l’usure pour le lisier sont le PVC (chlorure de polyvinyle), le PP (polypropylène), l’ABS (acrylonitrile-butadiène-styrène), et tuyau en fibre de verre avec des puces internes en céramique.

Pipelines en acier revêtus à l’intérieur, les matériaux non ferreux sont généralement utilisés comme revêtement à l’intérieur du tuyau en acier pour se protéger contre l’érosion et la corrosion.

Revêtement situ des pipelines en acier, un tuyau en plastique de diamètre légèrement plus petit inséré dans le tuyau en acier, puis l’espace annulaire rempli de ciment. Une autre façon est de prendre un tuyau en polyéthylène haute densité de diamètre légèrement plus grand et de le comprimer pour réduire le diamètre extérieur. Ce tuyau comprimé est ensuite soigneusement tiré à l’intérieur du tuyau en acier; lors de la libération de la force de constriction, le tuyau intérieur appuie fermement contre l’intérieur du tuyau en acier.

Lignes directrices pour un pipeline de lisier efficace

  • Les pentes de la ligne horizontale ne doivent pas dépasser l’angle de repos du lisier.
  • Les routines d’entretien pour le rinçage et le drainage des pipelines ainsi que le nettoyage manuel doivent être maintenues.
  • Les points d’usure couchés doivent être identifiés.
  • Utilisez des courbes à long rayon.
  • Utilisez une vanne avec une taille d’orifice maximale.
  • Utilisez des vannes à boisseau sphérique à orifice complet.
  • Évitez d’utiliser une vanne à globe (le siège peut être bouché par dépôt solide).
  • Fournir un raccord de rinçage des vannes.
  • Les tuyaux en acier revêtus d’un revêtement résistant à l’abrasion peuvent augmenter considérablement la durée de vie des tuyaux.
  • Pour prolonger la durée de vie d’un tuyau, les méthodes de revêtement peuvent être utilisées dans un pipeline en exploitation.
  • Le fond des tuyaux de lisier peut s’user rapidement en raison d’une plus grande exposition continue à la boue pompée. Pour réduire le risque d’usure concentrée, faites pivoter les tuyaux périodiquement si possible.

Que se passe-t-il lorsqu’un diamètre de pipeline est modifié ?

Slurry Pipeline Diameter Changes

Lorsqu’il s’agit du diamètre d’un pipeline, cela signifie que le diamètre interne ou la tuyauterie d’identification est mesuré de deux manières; diamètre signifiant diamètre intérieur, et calendrier signifiant épaisseur de paroi de tuyau. Si vous achetez un tuyau de 8 pouces de diamètre, cela signifie que le diamètre intérieur est de 8 pouces.

Pour pomper une quantité spécifique de fluide à travers un pipeline, la pompe doit exercer une quantité spécifique de force sur le fluide, ce qui force le fluide à traverser le pipeline. Comme le fluide est forcé à travers le pipeline et en aval de la pompe pour atteindre le débit souhaité, un débit spécifique doit être maintenu. Ce débit spécifique est appelé vitesse du fluide.

Hypothétiquement parlant, supposons qu’un pompe à lisier et le pipeline a été configuré pour atteindre un débit spécifique d’un certain fluide de viscosité. Supposons également qu’une partie de la tuyauterie, en raison de l’environnement difficile que la tuyauterie doit supporter, a été endommagée et doit être remplacée. Lors du remplacement d’une tuyauterie endommagée, si le même débit est requis, remplacez toujours la tuyauterie par la tuyauterie du même diamètre; éviter d’utiliser un diamètre plus petit. Si une tuyauterie de plus petit diamètre est installée, il en résultera une restriction provoquant une augmentation du frottement du tuyau, ce qui réduit à son tour la vitesse du fluide pompé – le débit avec également devenir réduit. Dans ce type de situation, une réduction du débit peut être surmontée en augmentant la force exercée par la pompe sur le fluide pompé, mais cela diminuera l’efficacité de la pompe et augmentera le coût de l’opération de pompage. Cela peut également augmenter l’usure de la tuyauterie en raison de l’augmentation de la pression et de la friction à l’intérieur du pipeline.

Lors du remplacement d’une tuyauterie existante, il est tout aussi important d’éviter d’installer une tuyauterie de plus grand diamètre que la tuyauterie remplacée. L’installation d’une tuyauterie de plus grand diamètre peut également avoir des effets néfastes sur le débit souhaité. Si une tuyauterie de plus grand diamètre est installée, une réduction du débit résulte d’une diminution de la vitesse et de la pression à l’intérieur du pipeline. Cette situation nécessitera également une augmentation de la force exercée sur le fluide pour atteindre le débit souhaité, ce qui augmente le coût de l’opération de pompage. Dans ce scénario, la réduction de la vitesse et de la pression peut également augmenter le potentiel de colmatage du pipeline en raison du dépôt de boue sur la partie inférieure du pipeline.

En fonction de la boue que vous pompez et du débit souhaité, il est important de vous assurer que votre pipeline et votre tuyau sont correctement dimensionnés pour votre pompe.

Lors de l’examen des changements de diamètre de pipeline

Lorsqu’un débit spécifique est souhaité et qu’un changement de diamètre de canalisation ne peut être évité pour une pompe déjà en service, la vitesse de la pompe doit être recalculée en fonction de plusieurs facteurs. Certains de ces facteurs comprennent la viscosité du matériau pompé, la distance à laquelle la pompe est positionnée loin de la source de fluide, la distance entre la pompe et l’endroit où le fluide sera déchargé et le nouveau diamètre du pipeline. Ce sont les mêmes considérations lors de la sélection initiale du diamètre du tuyau pour atteindre le débit et la sortie de fluide souhaités.

Un système de pompage bien conçu optimisera l’efficacité de l’opération de pompage, permettra d’économiser des milliers de dollars en évitant les temps d’arrêt de la pompe et aidera à garantir une sortie de pompage continue.

Effet de la modification de la longueur du tuyau

Slurry Pipeline Length Change

La longueur du pipeline est une autre considération critique pour atteindre le débit et la sortie de fluide souhaités. Le même résultat que le remplacement de la tuyauterie par un diamètre de tuyau supérieur à ce qui a été déterminé comme étant le plus adapté au débit souhaité s’applique à l’augmentation de la longueur du pipeline à la décharge de la pompe. Si une longueur accrue de tuyauterie est installée, une réduction du débit résulte d’une diminution de la vitesse et de la pression à l’intérieur du pipeline. Cette situation nécessitera également une augmentation de la force exercée sur le fluide pour atteindre le débit souhaité, ce qui augmente le coût de l’opération de pompage. Dans ce scénario, la réduction de la vitesse et de la pression peut également augmenter le potentiel de colmatage du pipeline en raison du dépôt de boue sur la partie inférieure du pipeline.

La diminution spécifique de la vitesse et de la pression dépendra de la longueur de la tuyauterie ajoutée. Lorsque la force exercée sur le fluide est augmentée pour compenser la réduction due à l’augmentation de la longueur de la tuyauterie, les pertes par frottement du tuyau augmentent également. En effet, à mesure que le pipeline augmente, la surface augmente également, ce qui augmente les pertes dues à la friction. Il s’agit d’un autre facteur critique qui doit être pris en compte lors de l’augmentation de la longueur du pipeline de rejet. Cela peut entraîner une plus grande quantité d’énergie nécessaire au fonctionnement de la pompe, ce qui peut entraîner une augmentation des coûts de fonctionnement de la pompe.

L’effet inverse se produit lors de la diminution de la longueur du pipeline de rejet. La vitesse et la pression du fluide peuvent augmenter, ce qui peut également augmenter la perte par frottement du tuyau. Dans ce scénario, le fonctionnement de la pompe doit être réduit, ce qui inclut la réduction de la force exercée sur le fluide pour ramener l’opération aux paramètres de fonctionnement qui sont conformes aux exigences de l’application.

    Conseils rapides lors du changement d’un pipeline de lisier

    • Le recalcul des paramètres de fonctionnement de la pompe est nécessaire chaque fois que des modifications du diamètre et de la longueur du pipeline sont modifiées.
    • La distance la plus courte entre l’origine du matériau et la destination du matériau est la plus efficace.
    • L’augmentation du diamètre et/ou de la distance du pipeline réduit la vitesse et la pression du fluide.
    • Les diminutions du diamètre et/ou de la distance du pipeline augmentent la vitesse et la pression du fluide.
    • L’augmentation de la vitesse et de la pression du fluide entraîne une augmentation de la perte par frottement des tuyaux.
    • L’augmentation de la vitesse et de la pression du fluide augmentera l’usure due à l’abrasion lors du pompage de la boue abrasive.
    • L’augmentation du diamètre et de la longueur des pipelines peut augmenter l’énergie nécessaire pour compenser la perte de vitesse et de pression du fluide, ce qui entraîne une augmentation du coût d’exploitation.
    • Lors de la sélection de la taille du tuyau, la taille du tuyau fait référence au diamètre intérieur (I.D.).
    • Lors de la sélection de la taille du tuyau, la taille du tuyau fait référence au diamètre extérieur (O.D.).

    Effet de la modification d’un pipeline existant

    Parfois, un pipeline peut avoir besoin de changer au cours d’une opération. Si cela se produit, les modifications suivantes peuvent se produire :

    1. Changement du diamètre du tuyau
    2. Changement de longueur de tuyau
    3. Changement d’élévation du tuyau
    4. Changement de raccords de tuyauterie, de vannes, etc.
    5. Changement dans les matériaux des tuyaux

    Plus tôt, les deux effets que nous avons expliqués précédemment, à savoir le changement de diamètre et le changement de longueur, seront également applicables ici. En outre, d’autres façons dont un pipeline peut être modifié seront explorées comme l’effet du changement d’altitude, les changements dans les raccords et les vannes, et les changements dans le matériau du pipeline.

    Si l’élévation du tuyau augmente, une hauteur ou une pression supplémentaire sera nécessaire pour compenser cela.
    Lorsqu’un écoulement liquide change de direction, il y a une résistance. De plus, le liquide tentera de s’écouler autour du bord extérieur du raccord. Cela réduit la surface effective du raccord. Par conséquent, la vitesse du liquide augmentera et la perte par frottement ou la perte de charge augmentera également. Par conséquent, tout changement dans les raccords de tuyauterie affectera la perte de charge ou la perte par frottement du système.

    Un effet similaire se produira également dans les vannes, en raison de leur passage non linéaire et non uniforme. En conséquence, une perte de charge ou de frottement se produira également en cas de changement dans les vannes. De plus, les vannes sont sujettes aux coups de bélier qui sont des ondes de choc à haute pression qui sont produites lorsqu’un liquide est soudainement forcé de s’arrêter dans un tuyau, soit en raison de vannes, soit parce que la pompe cesse de fonctionner.

    Les modifications apportées aux matériaux des tuyaux modifieront le facteur de frottement des tuyaux. Cela affectera également le résultat des calculs de perte de charge ou de perte par frottement.

    Conseils rapides sur la mesure des tuyaux et des pipelines

    Comment le diamètre d’un tuyau de boue est mesuré:
    Les tuyaux de boue et les assemblages de tuyaux de boue sont mesurés par leur mesure de diamètre intérieur. Dans les applications et les matériaux de pompage très abrasifs, le tuyau de boue peut avoir une doublure intérieure qui pourrait modifier le diamètre intérieur du tuyau, qui doit être calculé correctement afin de rendre le tuyau parfaitement adapté à votre pipeline.

    Comment le diamètre d’un pipeline est mesuré :
    Les pipelines de moins de 12 pouces sont mesurés par leur diamètre interne. En outre, ces pipelines pourraient également contenir une doublure intérieure pour aider à protéger contre les matériaux abrasifs ou corrosifs qui doivent être pris en compte lors de l’installation sur un tuyau de boue.

    De plus, un pipeline qui dépasse un 12 pouces. le diamètre intérieur est plutôt mesuré par son diamètre extérieur. Ainsi, pour les pipelines qui dépassent un diamètre de 12 pouces, cela doit être pris en compte lorsque vous essayez de s’adapter à un tuyau ou à un pipeline de boue existant. Pour calculer le diamètre intérieur des tuyaux supérieur à 12 pouces, l’opérateur doit connaître le diamètre extérieur du tuyau, le calendrier (épaisseur) et si le système est doublé. La connaissance de ces facteurs permettra à l’opérateur de sélectionner avec soin la mesure exacte du diamètre intérieur du tuyau pour correspondre parfaitement au système existant.

    EDDY Slurry Pumps

    Une étude de cas :

    Supposons que nous ayons un ancien réseau de pipelines de lisier; nous devons modifier les éléments suivants :

    1. Diamètre du tuyau en raison de l’exigence d’un débit plus élevé
    2. Longueur du tuyau en raison du déplacement de l’équipement
    3. Matériaux de tuyauterie en raison de l’usure des tuyaux existants

    Maintenant, avant de détailler ce que ces changements feraient à un système de pompe et de pipeline existant, nous allons examiner mathématiquement comment les fluides interagissent avec différentes configurations de tuyaux.

    1) La relation fondamentale entre l’écoulement du fluide et le diamètre du tuyau est:

    Débit = Diamètre interne du tuyau x Vitesse du fluide

    2) La relation fondamentale entre la perte par frottement ou la perte de charge du tuyau et le diamètre du tuyau et la longueur du tuyau est:

    Facteur de frottement du tuyau x Longueur du tuyau x Vitesse du fluide 2
    Perte de charge = ————————————————————————————-
    Diamètre interne du tuyau x force gravitationnelle

    3) La relation fondamentale de l’énergie requise en ce qui concerne le débit et la pression du fluide est:

    Débit x Pression
    Puissance de la pompe HP = ————————————
    Facteur de conversion x Efficacité

    Maintenant, si nous voulons obtenir un débit plus élevé tout en gardant la même vitesse:

    1. Selon la 1ère relation, nous devons augmenter le diamètre interne du tuyau.
    2. Si le diamètre du tuyau est augmenté, la perte de charge ou la perte de frottement du tuyau sera moindre, ce qui entraînera une augmentation du débit.
    3. Cependant, si le débit est augmenté, la puissance de la pompe devra être augmentée pour correspondre à la vitesse précédente du pipeline de plus petit diamètre.

    Maintenant, si nous devons augmenter la longueur du tuyau tout en gardant les autres paramètres les mêmes:

    1. Selon la 2ème relation, la perte de charge ou la perte par frottement du tuyau augmentera.
    2. Si la perte de charge augmente, la puissance de la pompe devra augmenter pour tenir compte de l’augmentation de la perte par frottement.

    Maintenant, si nous devons changer les matériaux des tuyaux tout en gardant les mêmes paramètres:

    1. Le facteur de frottement du tuyau changera en fonction du matériau. De plus, la perte de charge ou la perte par frottement du tuyau changera également si les autres paramètres restent inchangés.
    2. Si la perte de charge change, il en va de même pour la quantité d’énergie nécessaire pour déplacer efficacement le matériau dans le pipeline.

    Ainsi, dans notre cas ci-dessus, la modification d’un pipeline en cours d’exploitation peut être une décision coûteuse, affectant :
    • Coût du projet :
    Ingénierie de conception, Matériaux, fabrication / fabrication, construction / installation et mise en service.
    • Coût d’exploitation :
    Les coûts de l’énergie – électricité, carburant, etc., les coûts de main-d’œuvre – opérateur, main-d’œuvre, etc., et le coût accru des services publics – eau, gaz, huile, graisse, etc.
    • Coût de maintenance :
    Main-d’œuvre – main-d’œuvre, etc., Matériaux – pièces de rechange, graisse, huile, etc., et les services publics associés.

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