В: Мы установим двойной контур высокого давления.механические уплотненияи рассматриваете возможность использования Плана 53B? Каковы соображения? Каковы различия между стратегиями оповещения?
Механические уплотнения 3-го типадвойные уплотнениягде полость барьерной жидкости между уплотнениями поддерживается под давлением, превышающим давление в камере уплотнения. Со временем в отрасли было разработано несколько стратегий создания среды высокого давления, необходимой для этих уплотнений. Эти стратегии отражены в планах трубопроводов механического уплотнения. Хотя многие из этих планов выполняют схожие функции, рабочие характеристики каждого из них могут сильно отличаться и будут влиять на все аспекты системы уплотнения.
Piping Plan 53B, как определено API 682, представляет собой трубопроводный план, который нагнетает давление в барьерной жидкости с помощью баллонного аккумулятора, заряженного азотом. Баллон под давлением воздействует непосредственно на барьерную жидкость, нагнетая давление во всей системе герметизации. Баллон предотвращает прямой контакт между газом под давлением и барьерной жидкостью, исключая поглощение газа жидкостью. Это позволяет использовать Piping Plan 53B в приложениях с более высоким давлением, чем Piping Plan 53A. Автономная природа аккумулятора также устраняет необходимость в постоянной подаче азота, что делает систему идеальной для удаленных установок.
Однако преимущества баллонного аккумулятора нивелируются некоторыми эксплуатационными характеристиками системы. Давление в Piping Plan 53B напрямую определяется давлением газа в баллоне. Это давление может существенно меняться из-за нескольких переменных.
Предварительная зарядка
Баллон в аккумуляторе должен быть предварительно заряжен до добавления в систему барьерной жидкости. Это создает основу для всех будущих расчетов и интерпретаций работы систем. Фактическое давление предварительной зарядки зависит от рабочего давления системы и безопасного объема барьерной жидкости в аккумуляторах. Давление предварительной зарядки также зависит от температуры газа в баллоне. Примечание: давление предварительной зарядки устанавливается только при первоначальном вводе системы в эксплуатацию и не будет регулироваться во время фактической работы.
Температура
Давление газа в баллоне будет меняться в зависимости от температуры газа. В большинстве случаев температура газа будет отслеживать температуру окружающей среды на месте установки. Приложения в регионах, где наблюдаются большие суточные и сезонные изменения температуры, будут испытывать большие колебания давления в системе.
Расход барьерной жидкостиВо время работы механические уплотнения будут потреблять барьерную жидкость через обычную утечку уплотнения. Эта барьерная жидкость пополняется жидкостью в аккумуляторе, что приводит к расширению газа в баллоне и снижению давления в системе. Эти изменения являются функцией размера аккумулятора, скорости утечки уплотнения и желаемого интервала технического обслуживания для системы (например, 28 дней).
Изменение давления в системе является основным способом, которым конечный пользователь отслеживает работу уплотнения. Давление также используется для создания сигналов тревоги по техническому обслуживанию и для обнаружения отказов уплотнения. Однако давление будет постоянно меняться во время работы системы. Как пользователь должен устанавливать давление в системе Plan 53B? Когда необходимо добавлять затворную жидкость? Сколько жидкости следует добавлять?
Первый широко опубликованный набор инженерных расчетов для систем Plan 53B появился в API 682 Fourth Edition. Приложение F содержит пошаговые инструкции по определению давлений и объемов для этого плана трубопроводов. Одним из наиболее полезных требований API 682 является создание стандартной паспортной таблички для баллонных аккумуляторов (API 682 Fourth Edition, Таблица 10). Эта паспортная табличка содержит таблицу, которая фиксирует значения давления предварительной зарядки, повторного заполнения и аварийного давления для системы в диапазоне температур окружающей среды на месте применения. Примечание: таблица в стандарте является всего лишь примером, и фактические значения будут значительно меняться при применении к конкретному полевому применению.
Одно из основных предположений на рисунке 2 заключается в том, что Piping Plan 53B, как ожидается, будет работать непрерывно и без изменения начального давления предварительной зарядки. Также предполагается, что система может подвергаться воздействию всего диапазона температур окружающей среды в течение короткого периода времени. Это имеет значительные последствия для конструкции системы и требует, чтобы система работала при давлении, превышающем давление других планов трубопроводов с двойным уплотнением.
Используя рисунок 2 в качестве справочного материала, пример приложения установлен в месте, где температура окружающей среды составляет от -17°C (1°F) до 70°C (158°F). Верхний предел этого диапазона кажется нереалистично высоким, но он также включает эффекты солнечного нагрева аккумулятора, который подвергается воздействию прямых солнечных лучей. Строки в таблице представляют температурные интервалы между максимальными и минимальными значениями.
Когда конечный пользователь работает с системой, он будет добавлять давление барьерной жидкости до тех пор, пока не будет достигнуто давление заправки при текущей температуре окружающей среды. Давление сигнализации — это давление, которое указывает на то, что конечному пользователю необходимо добавить дополнительную барьерную жидкость. При 25 °C (77 °F) оператор предварительно зарядит аккумулятор до 30,3 бар (440 PSIG), сигнализация будет установлена на 30,7 бар (445 PSIG), и оператор будет добавлять барьерную жидкость до тех пор, пока давление не достигнет 37,9 бар (550 PSIG). Если температура окружающей среды снизится до 0 °C (32 °F), то давление сигнализации упадет до 28,1 бар (408 PSIG), а давление заправки — до 34,7 бар (504 PSIG).
В этом сценарии давление тревоги и давления дозаправки изменяются или плавают в ответ на температуру окружающей среды. Этот подход часто называют плавающей стратегией. И сигнализация, и давление дозаправки «плавают». Это приводит к самым низким рабочим давлениям для системы герметизации. Однако это предъявляет два конкретных требования к конечному пользователю: определение правильного давления тревоги и давления дозаправки. Давление тревоги для системы является функцией температуры, и эта связь должна быть запрограммирована в системе DCS конечного пользователя. Давление дозаправки также будет зависеть от температуры окружающей среды, поэтому оператору необходимо будет обратиться к заводской табличке, чтобы найти правильное давление для текущих условий.
Упрощение процесса
Некоторые конечные пользователи требуют более простого подхода и желают иметь стратегию, в которой как давление тревоги, так и давление заправки являются постоянными (или фиксированными) и не зависят от температуры окружающей среды. Стратегия «фиксированный-фиксированный» предоставляет конечному пользователю только одно давление для заправки системы и единственное значение для подачи сигнала тревоги в систему. К сожалению, это условие должно предполагать, что температура имеет максимальное значение, поскольку расчеты компенсируют падение температуры окружающей среды с максимальной до минимальной температуры. Это приводит к работе системы при более высоких давлениях. В некоторых приложениях использование стратегии «фиксированный-фиксированный» может привести к изменениям в конструкции уплотнения или номинальных значениях MAWP для других компонентов системы для работы с повышенным давлением.
Другие конечные пользователи будут применять гибридный подход с фиксированным давлением тревоги и плавающим давлением заправки. Это может снизить рабочее давление, одновременно упрощая настройки тревоги. Решение о правильной стратегии тревоги следует принимать только после рассмотрения условий применения, диапазона температур окружающей среды и требований конечного пользователя.
Устранение препятствий
В конструкцию Piping Plan 53B внесены некоторые изменения, которые могут помочь смягчить некоторые из этих проблем. Нагрев от солнечного излучения может значительно повысить максимальную температуру аккумулятора для расчетов проекта. Размещение аккумулятора в тени или сооружение солнцезащитного экрана для аккумулятора может устранить солнечный нагрев и снизить максимальную температуру в расчетах.
В приведенных выше описаниях термин «температура окружающей среды» используется для обозначения температуры газа в баллоне. В условиях установившейся или медленно меняющейся температуры окружающей среды это разумное предположение. Если существуют большие колебания температуры окружающей среды между днем и ночью, изоляция аккумулятора может смягчить эффективные колебания температуры баллона, что приведет к более стабильным рабочим температурам.
Этот подход можно расширить, используя обогрев и изоляцию на аккумуляторе. При правильном применении аккумулятор будет работать при одной температуре независимо от суточных или сезонных изменений температуры окружающей среды. Это, пожалуй, самый важный вариант конструкции, который следует учитывать в районах с большими перепадами температур. Этот подход имеет большую установленную базу в полевых условиях и позволил использовать Plan 53B в местах, где обогрев был бы невозможен.
Конечные пользователи, которые рассматривают возможность использования Piping Plan 53B, должны знать, что этот план трубопровода — это не просто Piping Plan 53A с аккумулятором. Практически каждый аспект проектирования, ввода в эксплуатацию, эксплуатации и обслуживания системы Plan 53B уникален для этого плана трубопровода. Большинство разочарований, которые испытывают конечные пользователи, возникают из-за отсутствия понимания системы. OEM-производители уплотнений могут подготовить более подробный анализ для конкретного применения и предоставить необходимую справочную информацию, чтобы помочь конечному пользователю правильно определить и эксплуатировать эту систему.
Время публикации: 01 июня 2023 г.