Tömítésválasztási szempontok – Nagynyomású kettős mechanikus tömítések beszerelése

Elrendezés 3 mechanikus tömítés vankettős tömítésahol a tömítések közötti zárófolyadék üreget a tömítéskamra nyomásánál nagyobb nyomáson tartják.Az idők során 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.