В: Мы будем устанавливать двойные фильтры высокого давления.механические уплотненияИ рассматриваете ли вы использование Плана 53B? Какие соображения следует учитывать? В чём разница между стратегиями оповещения?
Механические уплотнения конфигурации 3двойные уплотненияВ этих системах давление в полости с барьерной жидкостью между уплотнениями поддерживается выше, чем давление в камере уплотнения. Со временем в отрасли было разработано несколько стратегий создания среды высокого давления, необходимой для этих уплотнений. Эти стратегии отражены в схемах трубопроводов торцевого уплотнения. Хотя многие из этих схем выполняют схожие функции, рабочие характеристики каждой из них могут существенно различаться и влиять на все аспекты уплотнительной системы.
Схема трубопровода 53B, согласно API 682, представляет собой схему трубопровода, в которой давление в затворной жидкости поддерживается с помощью баллонного аккумулятора, заполненного азотом. Баллон под давлением воздействует непосредственно на затворную жидкость, создавая давление во всей системе уплотнения. Баллон предотвращает прямой контакт между газом, создающим давление, и затворной жидкостью, исключая абсорбцию газа жидкостью. Это позволяет использовать схему трубопровода 53B в условиях более высокого давления, чем схема трубопровода 53A. Автономность аккумулятора также устраняет необходимость в постоянной подаче азота, что делает систему идеальной для удалённых установок.
Однако преимущества баллонного гидроаккумулятора нивелируются некоторыми эксплуатационными характеристиками системы. Давление в системе трубопроводов Piping Plan 53B напрямую определяется давлением газа в баллоне. Это давление может существенно меняться в зависимости от ряда факторов.
Предварительная зарядка
Баллон в гидроаккумуляторе должен быть предварительно заряжен перед добавлением затворной жидкости в систему. Это создаёт основу для всех будущих расчётов и интерпретаций работы системы. Фактическое давление предварительной зарядки зависит от рабочего давления системы и безопасного объёма затворной жидкости в гидроаккумуляторах. 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 в процессе эксплуатации.
Температура
Давление газа в баллоне будет меняться в зависимости от его температуры. В большинстве случаев температура газа будет соответствовать температуре окружающей среды в месте установки. При эксплуатации в регионах со значительными суточными и сезонными перепадами температур давление в системе может существенно колебаться.
Расход барьерной жидкостиВо время работы торцевые уплотнения расходуют затворную жидкость за счёт обычных утечек. Эта затворная жидкость пополняется жидкостью в гидроаккумуляторе, что приводит к расширению газа в баллоне и снижению давления в системе. Эти изменения зависят от размера гидроаккумулятора, скорости утечек через уплотнения и требуемого интервала технического обслуживания системы (например, 28 дней).
Изменение давления в системе — основной способ отслеживания производительности уплотнений для конечного пользователя. Давление также используется для подачи сигналов тревоги при техническом обслуживании и обнаружения неисправностей уплотнений. Однако давление будет постоянно меняться во время работы системы. Как пользователю следует устанавливать давление в системе Plan 53B? Когда необходимо добавлять затворную жидкость? Сколько жидкости следует добавлять?
Первый широко опубликованный набор инженерных расчетов для систем по плану 53B был представлен в стандарте API 682, четвертое издание. Приложение F содержит пошаговые инструкции по определению давлений и объемов для этой схемы трубопроводов. Одним из наиболее важных требований API 682 является создание стандартной паспортной таблички для баллонных гидроаккумуляторов (API 682, четвертое издание, таблица 10). Эта паспортная табличка содержит таблицу, в которой указаны значения давления предварительной зарядки, подпитки и аварийного давления для системы в диапазоне температур окружающей среды на месте применения. Примечание: таблица в стандарте приведена лишь в качестве примера, и фактические значения могут существенно измениться при применении в конкретных условиях эксплуатации.
Одно из основных предположений, представленных на рисунке 2, заключается в том, что схема трубопроводов 53B должна 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 оказывает существенное влияние на конструкцию системы и требует, чтобы система работала при давлении, превышающем давление, предусмотренное другими схемами трубопроводов с двойным уплотнением.
На рисунке 2 показано, что пример приложения установлен в месте с температурой окружающей среды от -17°C (1°F) до 70°C (158°F). Верхняя граница этого диапазона кажется нереально высокой, но она также учитывает эффект нагрева аккумулятора солнечными лучами, находящимся под прямыми солнечными лучами. Строки в таблице представляют собой интервалы температур между максимальным и минимальным значениями.
При эксплуатации системы конечный пользователь будет добавлять барьерную жидкость до достижения давления заправки при текущей температуре окружающей среды. Давление срабатывания сигнализации — это давление, указывающее на необходимость дозаправки барьерной жидкости. При температуре 25 °C (77 °F) оператор предварительно зарядит аккумулятор до 30,3 бар (440 фунтов на кв. дюйм), сигнализация будет установлена на 30,7 бар (445 фунтов на кв. дюйм), и оператор будет добавлять барьерную жидкость до достижения давления 37,9 бар (550 фунтов на кв. дюйм). При снижении температуры окружающей среды до 0 °C (32 °F) давление срабатывания сигнализации снизится до 28,1 бар (408 фунтов на кв. дюйм), а давление дозаправки — до 34,7 бар (504 фунтов на кв. дюйм).
В этом сценарии давление срабатывания сигнализации и давления дозаправки изменяются (плавают) в зависимости от температуры окружающей среды. Такой подход часто называют стратегией плавающего регулирования. Как давление срабатывания сигнализации, так и давление дозаправки «плавают». Это обеспечивает минимальное рабочее давление для системы герметизации. Однако это предъявляет к конечному пользователю два конкретных требования: определение правильного давления срабатывания сигнализации и давления дозаправки. Давление срабатывания сигнализации для системы зависит от температуры, и эта зависимость должна быть запрограммирована в системе DCS конечного пользователя. Давление дозаправки также будет зависеть от температуры окружающей среды, поэтому оператору необходимо будет свериться с паспортной табличкой, чтобы найти правильное давление для текущих условий.
Упрощение процесса
Некоторые конечные пользователи требуют более простого подхода и стремятся к стратегии, в которой как аварийное давление, так и давление подпитки постоянны (или фиксированы) и не зависят от температуры окружающей среды. Стратегия «фиксированный-фиксированный» предоставляет конечному пользователю только одно давление для подпитки системы и единственное значение для подачи сигнала тревоги. К сожалению, это условие предполагает максимальное значение температуры, поскольку расчеты компенсируют падение температуры окружающей среды от максимальной до минимальной. Это приводит к работе системы при более высоких давлениях. В некоторых случаях использование стратегии «фиксированный-фиксированный» может привести к изменению конструкции уплотнения или максимально допустимого рабочего давления (MAWP) других компонентов системы для работы с повышенным давлением.
Другие конечные пользователи используют гибридный подход с фиксированным давлением срабатывания сигнализации и плавающим давлением подпитки. Это позволяет снизить рабочее давление и упростить настройку сигнализации. Выбор правильной стратегии срабатывания сигнализации следует принимать только с учётом условий эксплуатации, диапазона температур окружающей среды и требований конечного пользователя.
Устранение препятствий
В проект трубопроводной системы Piping Plan 53B внесены некоторые изменения, которые могут помочь смягчить некоторые из этих проблем. Нагрев от солнечного излучения может значительно повысить максимальную температуру аккумулятора, учитываемую в проектных расчётах. Размещение аккумулятора в тени или установка солнцезащитного экрана для аккумулятора позволяет исключить солнечный нагрев и снизить максимальную температуру, учитываемую в расчётах.
В приведенных выше описаниях термин «температура окружающей среды» используется для обозначения температуры газа в баллоне. В условиях стационарной или медленно меняющейся температуры окружающей среды это предположение вполне обосновано. При значительных колебаниях температуры окружающей среды днем и ночью изоляция аккумулятора может смягчить эффективные колебания температуры баллона, что обеспечит более стабильную работу.
Этот подход можно расширить, включив в него систему электрообогрева и изоляцию аккумулятора. При правильном применении аккумулятор будет работать при одной и той же температуре независимо от суточных или сезонных колебаний температуры окружающей среды. Это, пожалуй, самый важный вариант проектирования, который следует учитывать в регионах со значительными колебаниями температуры. Этот подход широко применяется на практике и позволил использовать систему Plan 53B в местах, где электрообогрев был бы невозможен.
Конечным пользователям, рассматривающим возможность использования схемы трубопроводов 53B, следует учитывать, что эта схема — не просто схема трубопроводов 53A с гидроаккумулятором. Практически каждый аспект проектирования, ввода в эксплуатацию, эксплуатации и обслуживания системы по схеме 53B уникален для этой схемы. Большинство проблем, с которыми сталкиваются конечные пользователи, возникает из-за недостаточного понимания системы. Производители уплотнений могут подготовить более подробный анализ для конкретного применения и предоставить необходимую информацию, чтобы помочь конечному пользователю правильно определить и эксплуатировать эту систему.
Время публикации: 01 июня 2023 г.