Tiivisteen valintaan liittyviä huomioitavia asioita – korkeapaineisten kaksoismekaanisten tiivisteiden asentaminen

Järjestely 3 mekaanista tiivistettä onkaksoistiivisteetjossa tiivisteiden välinen sulkunesteontelo pidetään korkeammassa paineessa kuin tiivistekammion paine. Ajan myötä teollisuus on kehittänyt useita strategioita näille tiivisteille tarvittavan korkeapaineympäristön luomiseksi. Nämä strategiat on kirjattu mekaanisen tiivisteen putkistosuunnitelmiin. Vaikka monet näistä suunnitelmista palvelevat samankaltaisia ​​toimintoja, kunkin toimintaominaisuudet voivat olla hyvin erilaisia ​​ja vaikuttavat kaikkiin tiivistysjärjestelmän osa-alueisiin.

Putkistosuunnitelma 53B, kuten API 682 määrittelee, on putkistosuunnitelma, jossa paineistetaan erotusnestettä typellä täytettyjen rakkula-akkujen avulla. Paineistettu rakkula vaikuttaa suoraan erotusnesteeseen ja paineistaa koko tiivistysjärjestelmän. Rakkula estää painekaasun ja erotusnesteen välisen suoran kosketuksen, mikä eliminoi kaasun imeytymisen nesteeseen. Tämä mahdollistaa putkistosuunnitelman 53B käytön korkeamman paineen sovelluksissa kuin putkistosuunnitelman 53A. Akkumallin itsenäinen luonne poistaa myös jatkuvan typpisyötön tarpeen, mikä tekee järjestelmästä ihanteellisen etäasennuksiin.

Rakkulan hyötyjä kuitenkin haittaavat järjestelmän jotkin käyttöominaisuudet. Putkistosuunnitelman 53B paine määräytyy suoraan rakkulassa olevan kaasun paineen perusteella. Tämä paine voi muuttua dramaattisesti useiden muuttujien vuoksi.

Akkumulaattorin ilmapallo on esitäytettävä ennen kuin sulkunestettä lisätään järjestelmään. Tämä luo perustan kaikille tuleville järjestelmän toiminnan laskelmille ja tulkinnoille. Todellinen esitäyttöpaine riippuu järjestelmän käyttöpaineesta ja akkumulaattoreissa olevan sulkunesteen turvatilavuudesta. Esitäyttöpaine riippuu myös ilmapallossa olevan kaasun lämpötilasta. Huomautus: esitäyttöpaine asetetaan vasta järjestelmän käyttöönoton yhteydessä, eikä sitä säädetä todellisen käytön aikana.

Kaasun paine rakkulassa vaihtelee kaasun lämpötilan mukaan. Useimmissa tapauksissa kaasun lämpötila seuraa asennuspaikan ympäristön lämpötilaa. Alueilla, joilla lämpötilassa on suuria päivittäisiä ja vuodenaikojen vaihteluita, järjestelmän paineessa esiintyy suuria vaihteluita.

Suojanesteen kulutusKäytön aikana mekaaniset tiivisteet kuluttavat sulkunestettä normaalin tiivistevuodon kautta. Tämä sulkuneste täydentyy akussa olevalla nesteellä, mikä johtaa kaasun laajenemiseen rakkulassa ja järjestelmän paineen laskuun. Nämä muutokset riippuvat akusta, tiivisteen vuotojen määrästä ja järjestelmän halutusta huoltovälistä (esim. 28 päivää).

Järjestelmän paineen muutos on ensisijainen tapa, jolla loppukäyttäjä seuraa tiivisteen suorituskykyä. Painetta käytetään myös huoltohälytysten luomiseen ja tiivistevikojen havaitsemiseen. Paineet kuitenkin muuttuvat jatkuvasti järjestelmän ollessa käytössä. Miten käyttäjän tulisi asettaa paineet Plan 53B -järjestelmässä? Milloin on tarpeen lisätä sulkunestettä? Kuinka paljon nestettä tulisi lisätä?

Ensimmäinen laajalti julkaistu joukko suunnittelulaskelmia Plan 53B -järjestelmille ilmestyi API 682:n neljännessä painoksessa. Liite F sisältää vaiheittaiset ohjeet paineiden ja tilavuuksien määrittämiseen tätä putkistosuunnitelmaa varten. Yksi API 682:n hyödyllisimmistä vaatimuksista on rakkoakkujen standardityyppikilven luominen (API 682:n neljäs painos, taulukko 10). Tämä tyyppikilpi sisältää taulukon, joka sisältää järjestelmän esitäyttö-, täyttö- ja hälytyspaineet käyttöpaikan eri ympäristön lämpötilaolosuhteissa. Huomautus: standardin taulukko on vain esimerkki ja todelliset arvot muuttuvat merkittävästi, kun niitä sovelletaan tiettyyn kenttäsovellukseen.

Yksi kuvan 2 perusoletuksista on, että putkistosuunnitelman 53B odotetaan toimivan jatkuvasti ja ilman alkuperäisen esipaineen muutoksia. On myös oletettu, että järjestelmä voi olla alttiina koko ympäristön lämpötila-alueelle lyhyen ajan. Näillä on merkittäviä vaikutuksia järjestelmän suunnitteluun ja ne edellyttävät, että järjestelmää käytetään suuremmassa paineessa kuin muita kaksoistiivisteputkistoja.

Kuvaa 2 viitteenä käyttäen esimerkkisovellus on asennettu paikkaan, jossa ympäristön lämpötila on -17 °C ja 70 °C välillä. Tämän vaihteluvälin yläraja vaikuttaa epärealistisen korkealta, mutta se sisältää myös aurinkolämmityksen vaikutukset suoraan auringonvaloon altistuvaan akkuun. Taulukon rivit edustavat lämpötilavälejä korkeimman ja matalimman arvon välillä.

Kun loppukäyttäjä käyttää järjestelmää, hän lisää sulkunestettä, kunnes täyttöpaine saavutetaan vallitsevassa ympäristön lämpötilassa. Hälytyspaine on paine, joka ilmaisee, että loppukäyttäjän on lisättävä sulkunestettä. 25 °C:n (77 °F) lämpötilassa käyttäjä esitäytäe paineakun 30,3 baariin (440 PSIG), hälytys asetetaan 30,7 baariin (445 PSIG) ja käyttäjä lisää sulkunestettä, kunnes paine saavuttaa 37,9 baarin (550 PSIG). Jos ympäristön lämpötila laskee 0 °C:seen (32 °F), hälytyspaine laskee 28,1 baariin (408 PSIG) ja täyttöpaine 34,7 baariin (504 PSIG).

Tässä skenaariossa sekä hälytys- että täyttöpaine muuttuvat eli kelluvat ympäristön lämpötilan mukaan. Tätä lähestymistapaa kutsutaan usein kelluvaksi kelluvaksi strategiaksi. Sekä hälytys että täyttö "kelluvat". Tämä johtaa tiivistysjärjestelmän alhaisimpiin käyttöpaineisiin. Tämä asettaa kuitenkin loppukäyttäjälle kaksi erityisvaatimusta: oikean hälytyspaineen ja täyttöpaineen määrittämisen. Järjestelmän hälytyspaine on lämpötilan funktio, ja tämä suhde on ohjelmoitava loppukäyttäjän DCS-järjestelmään. Täyttöpaine riippuu myös ympäristön lämpötilasta, joten käyttäjän on tarkistettava tyyppikilvestä oikea paine vallitseviin olosuhteisiin.

Jotkut loppukäyttäjät vaativat yksinkertaisempaa lähestymistapaa ja haluavat strategian, jossa sekä hälytyspaine että täyttöpaine ovat vakioita (tai kiinteitä) ja riippumattomia ympäristön lämpötilasta. Kiinteä-kiinteä-strategia tarjoaa loppukäyttäjälle vain yhden paineen järjestelmän täyttöä varten ja ainoan arvon järjestelmän hälytystä varten. Valitettavasti tässä tilanteessa on oletettava, että lämpötila on maksimiarvossa, koska laskelmat kompensoivat ympäristön lämpötilan laskua maksimilämpötilasta minimilämpötilaan. Tämä johtaa järjestelmän toimintaan korkeammissa paineissa. Joissakin sovelluksissa kiinteä-kiinteä-strategian käyttö voi johtaa muutoksiin tiivisteen suunnittelussa tai muiden järjestelmäkomponenttien enimmäispainearvoissa kohonneiden paineiden käsittelemiseksi.

Muut loppukäyttäjät käyttävät hybridimenetelmää, jossa on kiinteä hälytyspaine ja kelluva täyttöpaine. Tämä voi alentaa käyttöpainetta ja yksinkertaistaa hälytysasetuksia. Oikean hälytysstrategian valinta tulisi tehdä vasta, kun on otettu huomioon sovellusolosuhteet, ympäristön lämpötila-alue ja loppukäyttäjän vaatimukset.

Putkistosuunnitelman 53B suunnittelussa on joitakin muutoksia, jotka voivat auttaa lieventämään joitakin näistä haasteista. Auringon säteilystä johtuva lämpö voi nostaa huomattavasti varaajan maksimilämpötilaa suunnittelulaskelmissa. Varaajan sijoittaminen varjoon tai aurinkosuojan rakentaminen varaajalle voi poistaa aurinkolämmön ja alentaa laskelmien maksimilämpötilaa.

Yllä olevissa kuvauksissa termiä ympäristön lämpötila käytetään kuvaamaan kaasun lämpötilaa rakkulassa. Vakiotiloissa tai hitaasti muuttuvissa ympäristön lämpötilaolosuhteissa tämä on kohtuullinen oletus. Jos ympäristön lämpötilassa on suuria vaihteluita päivän ja yön välillä, varaajan eristäminen voi hillitä rakkulan tehollisia lämpötilanvaihteluita, mikä johtaa vakaampiin käyttölämpötiloihin.

Tätä lähestymistapaa voidaan laajentaa käyttämään varaajassa lämmönjakoa ja eristystä. Kun tätä sovelletaan oikein, varaaja toimii samassa lämpötilassa riippumatta ympäristön lämpötilan päivittäisistä tai vuodenaikojen vaihteluista. Tämä on kenties tärkein yksittäinen suunnitteluvaihtoehto, jota on harkittava alueilla, joilla on suuria lämpötilavaihteluita. Tällä lähestymistavalla on laaja asennettu kanta kentällä, ja se on mahdollistanut Plan 53B:n käytön paikoissa, jotka eivät olisi olleet mahdollisia lämmönjakoa käyttäen.

Putkistosuunnitelman 53B käyttöä harkitsevien loppukäyttäjien tulisi olla tietoisia siitä, että tämä putkistosuunnitelma ei ole pelkkä putkistosuunnitelma 53A paineakkuineen. Lähes jokainen suunnitelman 53B järjestelmän suunnittelun, käyttöönoton, käytön ja huollon osa-alue on ainutlaatuinen tälle putkistosuunnitelmalle. Suurin osa loppukäyttäjien kokemista turhautumisista johtuu järjestelmän puutteellisesta ymmärtämisestä. Tiivisteiden valmistajat voivat laatia yksityiskohtaisemman analyysin tiettyä sovellusta varten ja tarjota tarvittavat taustatiedot, jotka auttavat loppukäyttäjää määrittämään ja käyttämään tätä järjestelmää oikein.