Tömítésválasztási szempontok – Nagynyomású kettős mechanikus tömítések beszerelése

Elrendezés 3 mechanikus tömítés vankettős tömítésahol a tömítések közötti zárófolyadék üreget a tömítéskamra nyomásánál nagyobb nyomáson tartják. Idővel az ipar számos stratégiát dolgozott ki a tömítésekhez szükséges nagynyomású környezet megteremtésére. Ezeket a stratégiákat a mechanikus tömítés csővezeték-tervei tartalmazzák. Bár sok ilyen terv hasonló funkciókat lát el, mindegyik működési jellemzői nagyon eltérőek lehetnek, és a tömítőrendszer minden aspektusára hatással lesznek.

Az API 682 által meghatározott 53B csővezeték terv egy csővezeték, amely nyomás alá helyezi a zárófolyadékot egy nitrogénnel töltött tömlős akkumulátorral. A túlnyomásos tömlő közvetlenül a zárófolyadékra hat, nyomás alá helyezve a teljes tömítőrendszert. A húgyhólyag megakadályozza a túlnyomásos gáz és a zárófolyadék közötti közvetlen érintkezést, így kiküszöböli a gáz folyadékba való felszívódását. Ez lehetővé teszi, hogy az 53B csővezetéktervet nagyobb nyomású alkalmazásokban használják, mint az 53A csővezetéktervet. Az akkumulátor zárt rendszere miatt nincs szükség állandó nitrogénellátásra, ami ideálissá teszi a rendszert távoli telepítésekhez.

A húgyhólyag-akkumulátor előnyeit azonban ellensúlyozza a rendszer egyes működési jellemzői. Az 53B csővezetéki terv nyomását közvetlenül a tömlőben lévő gáz nyomása határozza meg. Ez a nyomás drasztikusan változhat több változó miatt.

Az akkumulátorban lévő tömlőt fel kell tölteni, mielőtt a zárófolyadékot a rendszerbe adagolnák. Ez megteremti az alapot a rendszer működésével kapcsolatos minden jövőbeni számításhoz és értelmezéshez. A tényleges előtöltési nyomás a rendszer üzemi nyomásától és az akkumulátorokban lévő zárófolyadék biztonsági térfogatától függ. Az előtöltési nyomás a hólyagban lévő gáz hőmérsékletétől is függ. Megjegyzés: az előtöltési nyomást csak a rendszer első üzembe helyezésekor állítják be, és a tényleges működés során nem módosítják.

A húgyhólyagban lévő gáz nyomása a gáz hőmérsékletétől függően változik. A legtöbb esetben a gáz hőmérséklete követi a környezeti hőmérsékletet a telepítés helyén. Azokban a régiókban, ahol nagy napi és szezonális hőmérséklet-változások vannak, a rendszer nyomása nagy ingadozásokat tapasztal.

Barrier FolyadékfogyasztásMűködés közben a mechanikus tömítések a zárófolyadékot fogyasztják a normál tömítésszivárgás miatt. Ezt a zárófolyadékot az akkumulátorban lévő folyadék pótolja, ami a gáz kitágulását eredményezi a tömlőben, és csökken a rendszer nyomása. Ezek a változások az akkumulátor méretétől, a tömítés szivárgási arányától és a rendszer kívánt karbantartási időközétől (pl. 28 nap) függenek.

A rendszernyomás változása az elsődleges módja annak, hogy a végfelhasználó nyomon kövesse a tömítés teljesítményét. A nyomást karbantartási riasztások létrehozására és a tömítéshibák észlelésére is használják. A nyomás azonban folyamatosan változik, amíg a rendszer működik. Hogyan állítsa be a felhasználó a nyomásokat a Plan 53B rendszerben? Mikor szükséges védőfolyadék hozzáadása? Mennyi folyadékot kell hozzáadni?

A Plan 53B rendszerekre vonatkozó tervezési számítások első széles körben publikált sorozata az API 682 negyedik kiadásában jelent meg. Az F. melléklet lépésről lépésre tartalmazza a nyomások és térfogatok meghatározását ehhez a csővezeték-tervhez. Az API 682 egyik leghasznosabb követelménye egy szabványos adattábla létrehozása a tömlőakkumulátorokhoz (API 682 negyedik kiadás, 10. táblázat). Ez az adattábla egy táblázatot tartalmaz, amely rögzíti a rendszer előtöltési, utántöltési és riasztási nyomásait az alkalmazás helyén uralkodó környezeti hőmérsékleti tartományban. Megjegyzés: a szabvány táblázata csak egy példa, és a tényleges értékek jelentősen megváltoznak, ha egy adott terepi alkalmazásra alkalmazzák.

A 2. ábra egyik alapvető feltételezése az, hogy az 53B csővezeték-terv várhatóan folyamatosan és a kezdeti előtöltési nyomás megváltoztatása nélkül működik. Feltételezhető az is, hogy a rendszer egy teljes környezeti hőmérséklet-tartománynak lehet kitéve rövid időn keresztül. Ezek jelentős hatással vannak a rendszer kialakítására, és megkövetelik, hogy a rendszert nagyobb nyomáson üzemeltetzék, mint más kettős tömítésű csővezeték-tervek.

A 2. ábrát referenciaként használva a példaalkalmazást olyan helyre telepítik, ahol a környezeti hőmérséklet -17°C (1°F) és 70°C (158°F) között van. Ennek a tartománynak a felső határa irreálisan magasnak tűnik, de magában foglalja a közvetlen napfénynek kitett akkumulátor szoláris fűtésének hatásait is. A táblázat sorai a legmagasabb és legalacsonyabb értékek közötti hőmérsékleti intervallumokat mutatják.

Amikor a végfelhasználó üzemelteti a rendszert, addig növeli a zárófolyadék nyomását, amíg az utántöltési nyomást el nem éri az aktuális környezeti hőmérsékleten. A riasztási nyomás az a nyomás, amely azt jelzi, hogy a végfelhasználónak további zárófolyadékot kell hozzáadnia. 25°C-on (77°F) a kezelő előtölti az akkumulátort 30,3 bar-ra (440 PSIG), a riasztást 30,7 bar-ra (445 PSIG) állítja be, és a kezelő zárófolyadékot adagol a nyomás eléréséig. 37,9 bar (550 PSIG). Ha a környezeti hőmérséklet 0°C-ra (32°F) csökken, akkor a riasztási nyomás 28,1 bar-ra (408 PSIG), az utántöltési nyomás pedig 34,7 bar-ra (504 PSIG) csökken.

Ebben a forgatókönyvben a riasztás és az utántöltési nyomás egyaránt változik vagy lebeg a környezeti hőmérséklet függvényében. Ezt a megközelítést gyakran lebegő-lebegő stratégiának nevezik. Mind a riasztó, mind az utántöltő „lebeg”. Ez a tömítőrendszer legalacsonyabb üzemi nyomását eredményezi. Ez azonban két konkrét követelményt támaszt a végfelhasználóval szemben; a megfelelő riasztási nyomás és utántöltési nyomás meghatározása. A rendszer riasztási nyomása a hőmérséklet függvénye, és ezt az összefüggést be kell programozni a végfelhasználó DCS rendszerébe. Az utántöltési nyomás a környezeti hőmérséklettől is függ, ezért a kezelőnek az adattáblára kell hivatkoznia, hogy megtalálja a megfelelő nyomást az aktuális körülményekhez.

Egyes végfelhasználók egyszerűbb megközelítést követelnek, és olyan stratégiát szeretnének, ahol mind a riasztási nyomás, mind az utántöltési nyomás állandó (vagy rögzített) és független a környezeti hőmérséklettől. A fix-fix stratégia csak egy nyomást biztosít a végfelhasználónak a rendszer újratöltéséhez és csak értéket a rendszer riasztásához. Sajnos ennek a feltételnek azt kell feltételeznie, hogy a hőmérséklet a maximumon van, mivel a számítások kompenzálják a környezeti hőmérséklet maximumról minimumra csökkenését. Ez azt eredményezi, hogy a rendszer magasabb nyomáson működik. Egyes alkalmazásokban a rögzített-rögzített stratégia használata megváltoztathatja a tömítés kialakítását vagy az egyéb rendszerelemek MAWP-értékeit, amelyek képesek kezelni a megnövekedett nyomást.

Más végfelhasználók hibrid megközelítést alkalmaznak rögzített riasztási nyomással és lebegő utántöltési nyomással. Ez csökkentheti az üzemi nyomást, miközben leegyszerűsíti a riasztási beállításokat. A megfelelő riasztási stratégia kiválasztását csak az alkalmazás körülményeinek, a környezeti hőmérséklet-tartománynak és a végfelhasználó igényeinek figyelembevétele után szabad meghozni.

Néhány módosítás történt az 53B csővezeték tervében, amelyek segíthetnek mérsékelni ezeket a kihívásokat. A napsugárzásból származó fűtés nagymértékben növelheti az akkumulátor maximális hőmérsékletét a tervezési számításokhoz. Ha az akkumulátort árnyékba helyezzük, vagy napellenzőt építünk az akkumulátorhoz, kiküszöbölhető a szoláris felmelegedés és csökkenthető a maximális hőmérséklet a számításokban.

A fenti leírásokban a környezeti hőmérséklet kifejezés a hólyagban lévő gáz hőmérsékletét jelenti. Állandósult állapotú vagy lassan változó környezeti hőmérséklet mellett ez ésszerű feltételezés. Ha a környezeti hőmérsékletben nagy ingadozások vannak nappal és éjszaka között, az akkumulátor szigetelése mérsékelheti a hólyag effektív hőmérséklet-ingadozásait, ami stabilabb üzemi hőmérsékletet eredményez.

Ez a megközelítés kiterjeszthető az akkumulátor hőkövetésére és szigetelésére. Ha ezt megfelelően alkalmazzák, az akkumulátor egy hőmérsékleten fog működni, függetlenül a környezeti hőmérséklet napi vagy évszakos változásaitól. Talán ez a legfontosabb egyedi tervezési lehetőség a nagy hőmérséklet-ingadozású területeken. Ez a megközelítés nagy telepített bázissal rendelkezik a helyszínen, és lehetővé tette a Plan 53B használatát olyan helyeken, amelyek hőkövetéssel nem lettek volna lehetségesek.

A végfelhasználóknak, akik az 53B csővezeték terv használatát fontolgatják, tisztában kell lenniük azzal, hogy ez a csővezeték-terv nem egyszerűen egy 53A csővezeték terv akkumulátorral. Az 53B terv rendszertervezésének, üzembe helyezésének, üzemeltetésének és karbantartásának gyakorlatilag minden aspektusa egyedi ebben a csővezeték-tervben. A legtöbb frusztráció, amelyet a végfelhasználók tapasztaltak, a rendszer megértésének hiányából fakadnak. A Seal OEM-ek részletesebb elemzést készíthetnek egy adott alkalmazáshoz, és biztosíthatják a szükséges hátteret ahhoz, hogy a végfelhasználó megfelelő módon meghatározza és működtesse ezt a rendszert.