Разматрања за избор заптивке – Инсталирање двоструких механичких заптивки високог притиска

Механички заптивачи распореда 3 судвоструки заптивцигде се шупљина заштитне течности између заптивача одржава под притиском већим од притиска у комори заптивача. Временом је индустрија развила неколико стратегија за стварање окружења високог притиска неопходног за ове заптиваче. Ове стратегије су обухваћене плановима цевовода механичког заптивача. Иако многи од ових планова служе сличним функцијама, радне карактеристике сваког могу бити веома различите и утицаће на све аспекте система заптивања.

План цевовода 53Б, како је дефинисано у API 682, је план цевовода који врши притисак запорне течности помоћу акумулатора мехура напуњеног азотом. Мехур под притиском делује директно на запорну течност, вршећи притисак на цео систем заптивања. Мехур спречава директан контакт између гаса под притиском и запорне течности, елиминишући апсорпцију гаса у течност. Ово омогућава да се план цевовода 53Б користи у апликацијама са вишим притиском него план цевовода 53А. Самостална природа акумулатора такође елиминише потребу за сталним снабдевањем азотом, што систем чини идеалним за удаљене инсталације.

Међутим, предности акумулатора мехура су умањене неким радним карактеристикама система. Притисак у систему цевовода Piping Plan 53B директно је одређен притиском гаса у мехуру. Овај притисак се може драматично променити због неколико варијабли.

Мехур у акумулатору мора бити претходно напуњен пре него што се баријерна течност дода у систем. Ово ствара основу за све будуће прорачуне и тумачења рада система. Стварни притисак претходног пуњења зависи од радног притиска система и безбедносне запремине баријерне течности у акумулаторима. Притисак претходног пуњења такође зависи од температуре гаса у мехуру. Напомена: притисак претходног пуњења се подешава само при почетном пуштању система у рад и неће се подешавати током стварног рада.

Притисак гаса у резервоару ће варирати у зависности од температуре гаса. У већини случајева, температура гаса ће пратити температуру околине на месту инсталације. Примене у регионима где постоје велике дневне и сезонске промене температуре доживеће велике осцилације притиска система.

Потрошња заштитне течностиТоком рада, механичке заптивке ће трошити заштитну течност кроз нормално цурење заптивке. Ова заштитна течност се допуњава течношћу у акумулатору, што резултира ширењем гаса у мехуру и смањењем притиска у систему. Ове промене су функција величине акумулатора, брзине цурења заптивке и жељеног интервала одржавања система (нпр. 28 дана).

Промена притиска система је примарни начин на који крајњи корисник прати перформансе заптивке. Притисак се такође користи за креирање аларма за одржавање и за откривање кварова заптивке. Међутим, притисци ће се континуирано мењати док систем ради. Како корисник треба да подеси притиске у систему План 53Б? Када је потребно додати заштитну течност? Колико течности треба додати?

Први широко објављени скуп инжењерских прорачуна за системе Плана 53Б појавио се у API 682, четвртом издању. Анекс Ф пружа упутства корак по корак о томе како одредити притиске и запремине за овај план цевовода. Један од најкориснијих захтева API 682 је креирање стандардне натписне плочице за акумулаторе са мехурићима (API 682, четврто издање, Табела 10). Ова натписна плочица садржи табелу која приказује притиске претходног пуњења, допуњавања и аларма за систем у опсегу температурних услова околине на месту примене. Напомена: табела у стандарду је само пример и стварне вредности ће се значајно променити када се примене на одређену теренску примену.

Једна од основних претпоставки са слике 2 је да се очекује да ће План цевовода 53Б радити континуирано и без промене почетног притиска претходног пуњења. Такође постоји претпоставка да систем може бити изложен целом опсегу температуре околине током кратког временског периода. Ово има значајне импликације на дизајн система и захтева да систем ради на притиску већем од других планова цевовода са двоструким заптивањем.

Користећи слику 2 као референцу, пример примене је инсталиран на локацији где је температура околине између -17°C (1°F) и 70°C (158°F). Горња граница овог опсега делује нереално високо, али такође укључује ефекте соларног загревања акумулатора који је изложен директној сунчевој светлости. Редови у табели представљају температурне интервале између највише и најниже вредности.

Када крајњи корисник користи систем, додаће притисак заштитне течности док се не достигне притисак пуњења на тренутној температури околине. Притисак аларма је притисак који указује да крајњи корисник треба да дода додатну заштитну течност. На 25°C (77°F), оператер би претходно напунио акумулатор на 30,3 бара (440 PSIG), аларм би био подешен на 30,7 бара (445 PSIG), а оператер би додао заштитну течност док притисак не достигне 37,9 бара (550 PSIG). Ако се температура околине смањи на 0°C (32°F), тада ће притисак аларма пасти на 28,1 бар (408 PSIG), а притисак пуњења на 34,7 бара (504 PSIG).

У овом сценарију, притисци аларма и допуњавања се мењају, или плутају, у зависности од температуре околине. Овај приступ се често назива стратегијом плутајућег плутања. И аларм и допуњавање „плутају“. Ово резултира најнижим радним притисцима за систем заптивања. Међутим, ово поставља два специфична захтева крајњем кориснику; одређивање исправног притиска аларма и притиска допуњавања. Притисак аларма за систем је функција температуре и овај однос мора бити програмиран у DCS систему крајњег корисника. Притисак допуњавања ће такође зависити од температуре околине, тако да ће оператер морати да погледа натписну плочицу како би пронашао исправан притисак за тренутне услове.

Неки крајњи корисници захтевају једноставнији приступ и желе стратегију где су и алармни притисак и притисци допуњавања константни (или фиксни) и независни од температуре околине. Стратегија фиксно-фиксно пружа крајњем кориснику само један притисак за допуњавање система и једину вредност за алармирање система. Нажалост, овај услов мора претпоставити да је температура на максималној вредности, јер прорачуни компензују пад температуре околине са максималне на минималну температуру. То доводи до тога да систем ради на вишим притисцима. У неким применама, коришћење стратегије фиксно-фиксно може довести до промена у дизајну заптивача или оценама MAWP-а за друге компоненте система како би се носиле са повишеним притисцима.

Други крајњи корисници ће применити хибридни приступ са фиксним притиском аларма и променљивим притиском допуњавања. Ово може смањити радни притисак, а истовремено поједноставити подешавања аларма. Одлуку о исправној стратегији аларма треба донети тек након разматрања услова примене, опсега температуре околине и захтева крајњег корисника.

Постоје неке модификације у дизајну Плана цевовода 53Б које могу помоћи у ублажавању неких од ових изазова. Загревање од сунчевог зрачења може значајно повећати максималну температуру акумулатора за прорачуне пројектовања. Постављање акумулатора у хлад или изградња заштите од сунца за акумулатор може елиминисати соларно загревање и смањити максималну температуру у прорачунима.

У горњим описима, термин температура околине се користи за представљање температуре гаса у мехуру. У условима стационарне или споро променљиве температуре околине, ово је разумна претпоставка. Ако постоје велике промене температуре околине између дана и ноћи, изолација акумулатора може ублажити ефективне промене температуре мехура, што резултира стабилнијим радним температурама.

Овај приступ се може проширити на коришћење грејног праћења и изолације на акумулатору. Када се ово правилно примени, акумулатор ће радити на једној температури без обзира на дневне или сезонске промене температуре околине. Ово је можда најважнија опција појединачног дизајна коју треба размотрити у подручјима са великим температурним варијацијама. Овај приступ има велику инсталирану базу на терену и омогућио је да се План 53Б користи на локацијама где не би било могуће са грејним праћењем.

Крајњи корисници који разматрају коришћење Плана цевовода 53Б треба да буду свесни да овај план цевовода није само План цевовода 53А са акумулатором. Готово сваки аспект пројектовања система, пуштања у рад, рада и одржавања Плана 53Б је јединствен за овај план цевовода. Већина фрустрација које су крајњи корисници искусили произилази из недостатка разумевања система. Произвођачи заптивача могу припремити детаљнију анализу за одређену примену и могу пружити позадину потребну да помогну крајњем кориснику да правилно специфицира и користи овај систем.