ملاحظات انتخاب مهر و موم - نصب مهر و موم های مکانیکی دوگانه فشار بالا

آرایش 3 سیل مکانیکی می باشدمهر و موم دوگانهکه در آن حفره سیال مانع بین مهر و موم ها در فشاری بیشتر از فشار محفظه آب بندی نگهداری می شود. با گذشت زمان، صنعت چندین استراتژی برای ایجاد محیط پرفشار لازم برای این مهر و موم ها ایجاد کرده است. این استراتژی ها در نقشه های لوله کشی مهر و موم مکانیکی گنجانده شده است. در حالی که بسیاری از این طرح ها عملکردهای مشابهی دارند، ویژگی های عملیاتی هر کدام می تواند بسیار متفاوت باشد و بر تمام جنبه های سیستم آب بندی تأثیر بگذارد.

Piping Plan 53B، همانطور که توسط API 682 تعریف شده است، یک طرح لوله کشی است که مایع مانع را با یک انباشته کننده مثانه باردار نیتروژن تحت فشار قرار می دهد. مثانه تحت فشار مستقیماً روی مایع مانع عمل می کند و کل سیستم آب بندی را تحت فشار قرار می دهد. مثانه از تماس مستقیم بین گاز تحت فشار و مایع مانع جلوگیری می کند و جذب گاز را به داخل مایع حذف می کند. این اجازه می دهد تا Piping Plan 53B در کاربردهای فشار بالاتر نسبت به Piping Plan 53A استفاده شود. ماهیت مستقل آکومولاتور همچنین نیاز به تامین نیتروژن ثابت را از بین می برد که سیستم را برای نصب از راه دور ایده آل می کند.

با این حال، مزایای انباشت کننده مثانه با برخی از ویژگی های عملیاتی سیستم جبران می شود. فشار یک Piping Plan 53B مستقیماً با فشار گاز در مثانه تعیین می شود. این فشار به دلیل چندین متغیر می تواند به طور چشمگیری تغییر کند.

مثانه در آکومولاتور باید قبل از اینکه مایع مانع به سیستم اضافه شود، از قبل شارژ شود. این مبنایی را برای تمام محاسبات و تفسیرهای آینده از عملیات سیستم ها ایجاد می کند. فشار واقعی پیش شارژ به فشار عملیاتی سیستم و حجم ایمنی سیال مانع در انباشته ها بستگی دارد. فشار پیش شارژ نیز به دمای گاز موجود در مثانه بستگی دارد. توجه: فشار پیش شارژ فقط در راه اندازی اولیه سیستم تنظیم می شود و در حین کارکرد واقعی تنظیم نمی شود.

فشار گاز در مثانه بسته به دمای گاز متفاوت است. در بیشتر موارد، دمای گاز دمای محیط را در محل نصب ردیابی می کند. کاربردها در مناطقی که تغییرات روزانه و فصلی زیادی در دما وجود دارد، نوسانات زیادی را در فشار سیستم تجربه خواهند کرد.

مصرف مایعات مانعدر حین کار، مهر و موم های مکانیکی از طریق نشت معمولی آب بندی، مایع مانع را مصرف می کنند. این مایع مانع توسط مایع موجود در آکومولاتور پر می شود و در نتیجه گاز در مثانه منبسط می شود و فشار سیستم کاهش می یابد. این تغییرات تابعی از اندازه انباشته، نرخ نشت آب بندی و فاصله نگهداری مورد نظر برای سیستم (مثلاً 28 روز) است.

تغییر در فشار سیستم اولین راه است که کاربر نهایی عملکرد مهر و موم را ردیابی می کند. همچنین از فشار برای ایجاد آلارم تعمیر و نگهداری و تشخیص خرابی آب بندی استفاده می شود. با این حال، فشارها به طور مداوم در حالی که سیستم در حال کار است تغییر خواهد کرد. کاربر چگونه باید فشارها را در سیستم Plan 53B تنظیم کند؟ چه زمانی لازم است مایع مانع اضافه شود؟ چه مقدار مایع باید اضافه شود؟

اولین مجموعه گسترده منتشر شده از محاسبات مهندسی برای سیستم های Plan 53B در API 682 Fourth Edition ظاهر شد. ضمیمه F دستورالعمل های گام به گام در مورد چگونگی تعیین فشار و حجم برای این طرح لوله گذاری ارائه می دهد. یکی از مفیدترین ملزومات API 682 ایجاد یک نام استاندارد برای تجمع کننده های مثانه است (API 682 Fourth Edition، جدول 10). این پلاک شامل جدولی است که فشارهای پیش شارژ، پر کردن مجدد و هشدار را برای سیستم در محدوده شرایط دمایی محیط در محل برنامه نشان می دهد. توجه: جدول موجود در استاندارد فقط یک مثال است و زمانی که در یک برنامه فیلد خاص اعمال شود، مقادیر واقعی به طور قابل توجهی تغییر خواهند کرد.

یکی از مفروضات اساسی شکل 2 این است که انتظار می رود Piping Plan 53B به طور مداوم و بدون تغییر فشار اولیه قبل از شارژ عمل کند. همچنین این فرض وجود دارد که سیستم ممکن است در یک دوره زمانی کوتاه در معرض کل محدوده دمای محیط قرار گیرد. اینها پیامدهای مهمی در طراحی سیستم دارند و مستلزم آن است که سیستم با فشاری بیشتر از سایر طرح های لوله کشی دوگانه کار کند.

با استفاده از شکل 2 به عنوان مرجع، برنامه مثال در مکانی نصب می شود که دمای محیط بین -17 درجه سانتی گراد (1 درجه فارنهایت) و 70 درجه سانتی گراد (158 درجه فارنهایت) است. به نظر می رسد سطح بالایی این محدوده به طور غیر واقعی بالا باشد، اما اثرات گرمایش خورشیدی یک انباشته را که در معرض نور مستقیم خورشید قرار می گیرد نیز شامل می شود. سطرهای جدول نشان دهنده فواصل دمایی بین بالاترین و کمترین مقدار است.

هنگامی که کاربر نهایی سیستم را راه اندازی می کند، فشار سیال مانع را تا زمانی که فشار پر کردن مجدد در دمای فعلی محیط برسد، اضافه می کند. فشار هشدار فشاری است که نشان می دهد کاربر نهایی نیاز به افزودن مایع مانع اضافی دارد. در دمای 25 درجه سانتیگراد (77 درجه فارنهایت)، اپراتور باتری را تا 30.3 بار (440 PSIG) از قبل شارژ می کند، آلارم را روی 30.7 بار (445 PSIG) تنظیم می کند و اپراتور مایع مانع را تا رسیدن به فشار اضافه می کند. 37.9 بار (550 PSIG). اگر دمای محیط به 0 درجه سانتیگراد (32 درجه فارنهایت) کاهش یابد، فشار هشدار به 28.1 بار (408 PSIG) و فشار پر کردن مجدد به 34.7 بار (504 PSIG) کاهش می یابد.

در این سناریو، فشار هشدار و پر کردن مجدد هر دو در پاسخ به دمای محیط تغییر می‌کنند یا شناور می‌شوند. این رویکرد اغلب به عنوان یک استراتژی شناور-شناور شناخته می شود. هم زنگ و هم پر کردن مجدد «شناور» هستند. این منجر به کمترین فشار عملیاتی برای سیستم آب بندی می شود. با این حال، این دو الزام خاص را برای کاربر نهایی ایجاد می کند. تعیین فشار زنگ هشدار و فشار مجدد فشار هشدار برای سیستم تابعی از دما است و این رابطه باید در سیستم DCS کاربر نهایی برنامه ریزی شود. فشار پر کردن مجدد به دمای محیط نیز بستگی دارد، بنابراین اپراتور باید برای یافتن فشار صحیح برای شرایط فعلی به پلاک نام مراجعه کند.

برخی از کاربران نهایی خواهان یک رویکرد ساده‌تر هستند و خواهان یک استراتژی هستند که در آن فشار هشدار و فشار شارژ مجدد ثابت (یا ثابت) و مستقل از دمای محیط باشد. استراتژی ثابت-ثابت تنها یک فشار برای پر کردن مجدد سیستم و فقط برای هشدار سیستم به کاربر نهایی وارد می کند. متأسفانه، این شرایط باید فرض کند که دما در حداکثر مقدار است، زیرا محاسبات کاهش دمای محیط از حداکثر به حداقل دما را جبران می کند. این منجر به عملکرد سیستم در فشارهای بالاتر می شود. در برخی کاربردها، استفاده از یک استراتژی ثابت-ثابت ممکن است منجر به تغییراتی در طراحی مهر و موم یا رتبه بندی MAWP برای سایر اجزای سیستم برای مدیریت فشارهای بالا شود.

سایر کاربران نهایی یک رویکرد ترکیبی با فشار زنگ ثابت و فشار شارژ مجدد شناور را اعمال خواهند کرد. این می تواند فشار عملیاتی را کاهش دهد و در عین حال تنظیمات هشدار را ساده می کند. تصمیم در مورد استراتژی هشدار صحیح تنها باید پس از در نظر گرفتن شرایط کاربرد، محدوده دمای محیط و نیازهای کاربر نهایی اتخاذ شود.

برخی اصلاحات در طراحی Piping Plan 53B وجود دارد که می تواند به کاهش برخی از این چالش ها کمک کند. گرمایش از تابش خورشیدی می تواند حداکثر دمای باتری را برای محاسبات طراحی افزایش دهد. قرار دادن آکومولاتور در سایه یا ساختن محافظ خورشیدی برای آکومولاتور می تواند گرمایش خورشیدی را از بین ببرد و حداکثر دما را در محاسبات کاهش دهد.

در توضیحات بالا، از عبارت دمای محیط برای نشان دادن دمای گاز در مثانه استفاده می شود. در شرایط دمای محیط حالت پایدار یا به آرامی در حال تغییر، این یک فرض معقول است. اگر نوسانات بزرگی در شرایط دمای محیط بین روز و شب وجود داشته باشد، عایق بندی آکومولاتور می تواند نوسانات دمای موثر مثانه را تعدیل کند و در نتیجه دمای عملیاتی پایدارتری را به همراه داشته باشد.

این رویکرد را می توان به استفاده از ردیابی گرما و عایق روی اکومولاتور تعمیم داد. هنگامی که این به درستی اعمال شود، باتری بدون توجه به تغییرات روزانه یا فصلی دمای محیط در یک دما کار می کند. این شاید مهمترین گزینه طراحی واحد باشد که باید در مناطقی با تغییرات دما زیاد در نظر گرفت. این رویکرد دارای یک پایه نصب شده بزرگ در میدان است و به Plan 53B اجازه می دهد در مکان هایی استفاده شود که با ردیابی حرارتی امکان پذیر نبود.

کاربران نهایی که در نظر دارند از یک Piping Plan 53B استفاده کنند باید بدانند که این طرح لوله‌کشی صرفاً یک Piping Plan 53A با انباشته‌کننده نیست. تقریباً هر جنبه ای از طراحی سیستم، راه اندازی، بهره برداری و نگهداری یک Plan 53B منحصر به این طرح لوله کشی است. اکثر ناامیدی هایی که کاربران نهایی تجربه کرده اند ناشی از عدم درک سیستم است. Seal OEMs می‌تواند تجزیه و تحلیل دقیق‌تری را برای یک برنامه خاص آماده کند و می‌تواند پیش‌زمینه مورد نیاز برای کمک به کاربر نهایی را در تعیین و راه‌اندازی صحیح این سیستم فراهم کند.