Θέματα επιλογής στεγανοποίησης – Εγκατάσταση διπλών μηχανικών σφραγίδων υψηλής πίεσης

Διάταξη 3 μηχανικές σφραγίδες είναιδιπλές σφραγίδεςόπου η κοιλότητα του ρευστού φραγμού μεταξύ των σφραγίδων διατηρείται σε πίεση μεγαλύτερη από την πίεση του θαλάμου σφράγισης. Με την πάροδο του χρόνου, η βιομηχανία έχει αναπτύξει διάφορες στρατηγικές για τη δημιουργία του περιβάλλοντος υψηλής πίεσης που είναι απαραίτητο για αυτές τις σφραγίδες. Αυτές οι στρατηγικές αποτυπώνονται στα σχέδια σωληνώσεων της μηχανικής στεγανοποίησης. Ενώ πολλά από αυτά τα σχέδια εξυπηρετούν παρόμοιες λειτουργίες, τα χαρακτηριστικά λειτουργίας του καθενός μπορεί να είναι πολύ διαφορετικά και θα επηρεάσουν όλες τις πτυχές του συστήματος στεγανοποίησης.

Το Piping Plan 53B, όπως ορίζεται από το API 682, είναι ένα σχέδιο σωληνώσεων που πιέζει το υγρό φραγμού με έναν φορτισμένο με άζωτο συσσωρευτή κύστης. Η υπό πίεση κύστη δρα απευθείας στο υγρό φραγμού, πιέζοντας ολόκληρο το σύστημα στεγανοποίησης. Η κύστη εμποδίζει την άμεση επαφή μεταξύ του αερίου πίεσης και του υγρού φραγμού εξαλείφοντας την απορρόφηση αερίου στο υγρό. Αυτό επιτρέπει στο Piping Plan 53B να χρησιμοποιείται σε εφαρμογές υψηλότερης πίεσης από το Piping Plan 53A. Ο αυτόνομος χαρακτήρας του συσσωρευτή εξαλείφει επίσης την ανάγκη για συνεχή παροχή αζώτου, γεγονός που καθιστά το σύστημα ιδανικό για απομακρυσμένες εγκαταστάσεις.

Ωστόσο, τα οφέλη του συσσωρευτή κύστης αντισταθμίζονται από ορισμένα από τα λειτουργικά χαρακτηριστικά του συστήματος. Η πίεση ενός Piping Plan 53B καθορίζεται απευθείας από την πίεση του αερίου στην ουροδόχο κύστη. Αυτή η πίεση μπορεί να αλλάξει δραματικά λόγω πολλών μεταβλητών.

Η κύστη στον συσσωρευτή πρέπει να προφορτιστεί πριν προστεθεί υγρό φραγμού στο σύστημα. Αυτό δημιουργεί τη βάση για όλους τους μελλοντικούς υπολογισμούς και ερμηνείες της λειτουργίας του συστήματος. Η πραγματική πίεση προφόρτισης εξαρτάται από την πίεση λειτουργίας του συστήματος και τον όγκο ασφαλείας του υγρού φραγμού στους συσσωρευτές. Η πίεση προφόρτισης εξαρτάται επίσης από τη θερμοκρασία του αερίου στην ουροδόχο κύστη. Σημείωση: η πίεση προφόρτισης ρυθμίζεται μόνο κατά την αρχική θέση σε λειτουργία του συστήματος και δεν θα ρυθμιστεί κατά την πραγματική λειτουργία.

Η πίεση του αερίου στην κύστη θα ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία του αερίου. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η θερμοκρασία του αερίου παρακολουθεί τη θερμοκρασία περιβάλλοντος στο χώρο εγκατάστασης. Οι εφαρμογές σε περιοχές όπου υπάρχουν μεγάλες ημερήσιες και εποχιακές αλλαγές στις θερμοκρασίες θα παρουσιάσουν μεγάλες διακυμάνσεις στην πίεση του συστήματος.

Κατανάλωση υγρών φραγμούΚατά τη λειτουργία, τα μηχανικά στεγανοποιητικά θα καταναλώσουν υγρό φραγμού μέσω κανονικής διαρροής στεγανοποίησης. Αυτό το υγρό φραγμού αναπληρώνεται από το υγρό στον συσσωρευτή, με αποτέλεσμα τη διαστολή του αερίου στην κύστη και τη μείωση της πίεσης του συστήματος. Αυτές οι αλλαγές είναι συνάρτηση του μεγέθους του συσσωρευτή, των ρυθμών διαρροής στεγανοποίησης και του επιθυμητού διαστήματος συντήρησης για το σύστημα (π.χ. 28 ημέρες).

Η αλλαγή στην πίεση του συστήματος είναι ο κύριος τρόπος με τον οποίο ο τελικός χρήστης παρακολουθεί την απόδοση της σφραγίδας. Η πίεση χρησιμοποιείται επίσης για τη δημιουργία συναγερμών συντήρησης και για την ανίχνευση αστοχιών στεγανοποίησης. Ωστόσο, οι πιέσεις θα αλλάζουν συνεχώς όσο το σύστημα είναι σε λειτουργία. Πώς πρέπει ο χρήστης να ρυθμίσει τις πιέσεις στο σύστημα Plan 53B; Πότε είναι απαραίτητη η προσθήκη υγρού φραγμού; Πόσο υγρό πρέπει να προστεθεί;

Το πρώτο ευρέως δημοσιευμένο σύνολο μηχανικών υπολογισμών για συστήματα Plan 53B εμφανίστηκε στο API 682 Fourth Edition. Το Παράρτημα ΣΤ παρέχει οδηγίες βήμα προς βήμα σχετικά με τον τρόπο προσδιορισμού των πιέσεων και των όγκων για αυτό το σχέδιο σωληνώσεων. Μία από τις πιο χρήσιμες απαιτήσεις του API 682 είναι η δημιουργία μιας τυπικής πινακίδας για συσσωρευτές κύστης (API 682 Fourth Edition, Πίνακας 10). Αυτή η πινακίδα περιλαμβάνει έναν πίνακα που καταγράφει τις πιέσεις προφόρτισης, επαναπλήρωσης και συναγερμού για το σύστημα σε όλο το εύρος των συνθηκών θερμοκρασίας περιβάλλοντος στο σημείο εφαρμογής. Σημείωση: ο πίνακας στο πρότυπο είναι απλώς ένα παράδειγμα και ότι οι πραγματικές τιμές θα αλλάξουν σημαντικά όταν εφαρμοστούν σε μια συγκεκριμένη εφαρμογή πεδίου.

Μία από τις βασικές παραδοχές του Σχήματος 2 είναι ότι το Σχέδιο Σωληνώσεων 53Β αναμένεται να λειτουργεί συνεχώς και χωρίς αλλαγή της αρχικής πίεσης προφόρτισης. Υπάρχει επίσης η υπόθεση ότι το σύστημα μπορεί να εκτεθεί σε ένα ολόκληρο εύρος θερμοκρασίας περιβάλλοντος για σύντομο χρονικό διάστημα. Αυτά έχουν σημαντικές επιπτώσεις στο σχεδιασμό του συστήματος και απαιτούν το σύστημα να λειτουργεί με πίεση μεγαλύτερη από άλλα σχέδια σωληνώσεων διπλής στεγανοποίησης.

Χρησιμοποιώντας το Σχήμα 2 ως αναφορά, το παράδειγμα εφαρμογής εγκαθίσταται σε μια τοποθεσία όπου η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι μεταξύ -17°C (1°F) και 70°C (158°F). Το ανώτερο άκρο αυτού του εύρους φαίνεται να είναι μη ρεαλιστικά υψηλό, αλλά περιλαμβάνει επίσης τις επιπτώσεις της ηλιακής θέρμανσης ενός συσσωρευτή που εκτίθεται στο άμεσο ηλιακό φως. Οι σειρές στον πίνακα αντιπροσωπεύουν τα διαστήματα θερμοκρασίας μεταξύ της υψηλότερης και της χαμηλότερης τιμής.

Όταν ο τελικός χρήστης λειτουργεί το σύστημα, θα προσθέσει πίεση υγρού φραγμού μέχρι να επιτευχθεί η πίεση επαναπλήρωσης στην τρέχουσα θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η πίεση συναγερμού είναι η πίεση που υποδεικνύει ότι ο τελικός χρήστης πρέπει να προσθέσει επιπλέον υγρό φραγμού. Στους 25°C (77°F), ο χειριστής θα προφόρτιζε τον συσσωρευτή στα 30,3 bar (440 PSIG), ο συναγερμός θα ρυθμιστεί στα 30,7 bar (445 PSIG) και ο χειριστής θα πρόσθετε υγρό φραγμού μέχρι να φτάσει η πίεση 37,9 bar (550 PSIG). Εάν η θερμοκρασία περιβάλλοντος μειωθεί στους 0°C (32°F), τότε η πίεση συναγερμού θα πέσει στα 28,1 bar (408 PSIG) και η πίεση επαναπλήρωσης στα 34,7 bar (504 PSIG).

Σε αυτό το σενάριο, ο συναγερμός και οι πιέσεις επαναπλήρωσης αλλάζουν ή επιπλέουν, ανάλογα με τις θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Αυτή η προσέγγιση αναφέρεται συχνά ως floating-floating στρατηγική. Και ο συναγερμός και το ξαναγέμισμα «επιπλέουν». Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τις χαμηλότερες πιέσεις λειτουργίας για το σύστημα στεγανοποίησης. Αυτό, ωστόσο, θέτει δύο συγκεκριμένες απαιτήσεις στον τελικό χρήστη. τον προσδιορισμό της σωστής πίεσης συναγερμού και πίεσης αναπλήρωσης. Η πίεση συναγερμού για το σύστημα είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας και αυτή η σχέση πρέπει να προγραμματιστεί στο σύστημα DCS του τελικού χρήστη. Η πίεση αναπλήρωσης θα εξαρτηθεί επίσης από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, επομένως ο χειριστής θα πρέπει να ανατρέξει στην πινακίδα τύπου για να βρει τη σωστή πίεση για τις τρέχουσες συνθήκες.

Ορισμένοι τελικοί χρήστες απαιτούν μια απλούστερη προσέγγιση και επιθυμούν μια στρατηγική όπου τόσο η πίεση συναγερμού όσο και η πίεση επαναπλήρωσης είναι σταθερές (ή σταθερές) και ανεξάρτητες από τις θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Η στρατηγική σταθερής-σταθερής παρέχει στον τελικό χρήστη μόνο μία πίεση για την επαναπλήρωση του συστήματος και μόνο τιμή για τον συναγερμό του συστήματος. Δυστυχώς, αυτή η συνθήκη πρέπει να υποθέτει ότι η θερμοκρασία είναι στη μέγιστη τιμή, καθώς οι υπολογισμοί αντισταθμίζουν τη μείωση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος από τη μέγιστη στην ελάχιστη θερμοκρασία. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το σύστημα να λειτουργεί σε υψηλότερες πιέσεις. Σε ορισμένες εφαρμογές, η χρήση μιας στρατηγικής σταθερής-σταθερής μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγές στη σχεδίαση στεγανοποίησης ή στις αξιολογήσεις MAWP για άλλα εξαρτήματα του συστήματος για τη διαχείριση των αυξημένων πιέσεων.

Άλλοι τελικοί χρήστες θα εφαρμόσουν μια υβριδική προσέγγιση με σταθερή πίεση συναγερμού και αιωρούμενη πίεση επαναπλήρωσης. Αυτό μπορεί να μειώσει την πίεση λειτουργίας ενώ απλοποιεί τις ρυθμίσεις συναγερμού. Η απόφαση για τη σωστή στρατηγική συναγερμού θα πρέπει να λαμβάνεται μόνο αφού ληφθούν υπόψη οι συνθήκες εφαρμογής, το εύρος θερμοκρασίας περιβάλλοντος και οι απαιτήσεις του τελικού χρήστη.

Υπάρχουν ορισμένες τροποποιήσεις στο σχεδιασμό του Σχεδίου Σωληνώσεων 53B που μπορούν να βοηθήσουν στην άμβλυνση ορισμένων από αυτές τις προκλήσεις. Η θέρμανση από την ηλιακή ακτινοβολία μπορεί να αυξήσει σημαντικά τη μέγιστη θερμοκρασία του συσσωρευτή για υπολογισμούς σχεδιασμού. Η τοποθέτηση του συσσωρευτή στη σκιά ή η κατασκευή μιας αντηλιακής ασπίδας για τον συσσωρευτή μπορεί να εξαλείψει την ηλιακή θέρμανση και να μειώσει τη μέγιστη θερμοκρασία στους υπολογισμούς.

Στις παραπάνω περιγραφές, ο όρος θερμοκρασία περιβάλλοντος χρησιμοποιείται για να αναπαραστήσει τη θερμοκρασία του αερίου στην κύστη. Υπό συνθήκες σταθερής κατάστασης ή αργά μεταβαλλόμενες συνθήκες θερμοκρασίας περιβάλλοντος, αυτή είναι μια λογική υπόθεση. Εάν υπάρχουν μεγάλες εναλλαγές στις συνθήκες θερμοκρασίας περιβάλλοντος μεταξύ ημέρας και νύχτας, η μόνωση του συσσωρευτή μπορεί να μετριάσει τις αποτελεσματικές εναλλαγές θερμοκρασίας της κύστης με αποτέλεσμα πιο σταθερές θερμοκρασίες λειτουργίας.

Αυτή η προσέγγιση μπορεί να επεκταθεί στη χρήση ανίχνευσης θερμότητας και μόνωσης στον συσσωρευτή. Όταν αυτό εφαρμοστεί σωστά, ο συσσωρευτής θα λειτουργεί σε μία θερμοκρασία ανεξάρτητα από τις ημερήσιες ή εποχιακές αλλαγές στη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Αυτή είναι ίσως η πιο σημαντική μεμονωμένη επιλογή σχεδιασμού που πρέπει να λάβετε υπόψη σε περιοχές με μεγάλες διακυμάνσεις θερμοκρασίας. Αυτή η προσέγγιση έχει μια μεγάλη εγκατεστημένη βάση στο χωράφι και επέτρεψε στο Σχέδιο 53Β να χρησιμοποιηθεί σε τοποθεσίες που δεν θα ήταν δυνατές με την ανίχνευση θερμότητας.

Οι τελικοί χρήστες που σκέφτονται να χρησιμοποιήσουν ένα σχέδιο σωληνώσεων 53B θα πρέπει να γνωρίζουν ότι αυτό το σχέδιο σωληνώσεων δεν είναι απλώς ένα σχέδιο σωληνώσεων 53Α με συσσωρευτή. Σχεδόν κάθε πτυχή του σχεδιασμού, της θέσης σε λειτουργία, της λειτουργίας και της συντήρησης ενός Σχεδίου 53B είναι μοναδική σε αυτό το σχέδιο σωληνώσεων. Οι περισσότερες από τις απογοητεύσεις που έχουν βιώσει οι τελικοί χρήστες προέρχονται από την έλλειψη κατανόησης του συστήματος. Οι Seal OEM μπορούν να προετοιμάσουν μια πιο λεπτομερή ανάλυση για μια συγκεκριμένη εφαρμογή και μπορούν να παρέχουν το υπόβαθρο που απαιτείται για να βοηθήσουν τον τελικό χρήστη να καθορίσει και να λειτουργήσει σωστά αυτό το σύστημα.