Cân nhắc lựa chọn con dấu - Lắp đặt con dấu cơ khí kép áp suất cao

Bố trí 3 phốt cơ khí đượccon dấu képtrong đó khoang chất lỏng ngăn giữa các vòng làm kín được duy trì ở áp suất lớn hơn áp suất của buồng làm kín. Theo thời gian, ngành công nghiệp này đã phát triển một số chiến lược nhằm tạo ra môi trường áp suất cao cần thiết cho những con dấu này. Những chiến lược này được ghi lại trong sơ đồ đường ống của phốt cơ khí. Mặc dù nhiều sơ đồ trong số này phục vụ các chức năng tương tự nhau nhưng đặc điểm vận hành của mỗi sơ đồ có thể rất khác nhau và sẽ tác động đến tất cả các khía cạnh của hệ thống làm kín.

Sơ đồ đường ống 53B, như được định nghĩa bởi API 682, là sơ đồ đường ống tạo áp lực cho chất lỏng chặn bằng bộ tích lũy bàng quang tích điện nitơ. Bàng quang được điều áp tác động trực tiếp lên chất lỏng ngăn, tạo áp lực cho toàn bộ hệ thống bịt kín. Bàng quang ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp giữa khí điều áp và chất lỏng ngăn chặn sự hấp thụ khí vào chất lỏng. Điều này cho phép Sơ đồ đường ống 53B được sử dụng trong các ứng dụng có áp suất cao hơn Sơ đồ đường ống 53A. Bản chất khép kín của bộ tích lũy cũng loại bỏ nhu cầu cung cấp nitơ liên tục, điều này làm cho hệ thống trở nên lý tưởng cho việc lắp đặt từ xa.

Tuy nhiên, lợi ích của bộ tích lũy bàng quang được bù đắp bởi một số đặc điểm vận hành của hệ thống. Áp suất của Sơ đồ đường ống 53B được xác định trực tiếp bằng áp suất của khí trong bàng quang. Áp lực này có thể thay đổi đáng kể do một số biến số.

Bóng trong bộ tích lũy phải được nạp trước trước khi chất lỏng ngăn được thêm vào hệ thống. Điều này tạo cơ sở cho tất cả các tính toán và diễn giải trong tương lai về hoạt động của hệ thống. Áp suất nạp trước thực tế phụ thuộc vào áp suất vận hành của hệ thống và thể tích an toàn của chất lỏng chặn trong bộ tích lũy. Áp suất nạp trước cũng phụ thuộc vào nhiệt độ của khí trong bàng quang. Lưu ý: áp suất nạp trước chỉ được đặt khi hệ thống vận hành lần đầu và sẽ không được điều chỉnh trong quá trình vận hành thực tế.

Áp suất của khí trong bàng quang sẽ thay đổi tùy theo nhiệt độ của khí. Trong hầu hết các trường hợp, nhiệt độ của khí sẽ theo dõi nhiệt độ môi trường tại nơi lắp đặt. Các ứng dụng ở những khu vực có nhiệt độ thay đổi lớn hàng ngày và theo mùa sẽ có sự dao động lớn về áp suất hệ thống.

Tiêu thụ chất lỏng rào cảnTrong quá trình vận hành, phốt cơ khí sẽ tiêu thụ chất lỏng chặn do rò rỉ phốt thông thường. Chất lỏng rào cản này được bổ sung bởi chất lỏng trong bộ tích lũy, dẫn đến sự giãn nở của khí trong bàng quang và giảm áp suất hệ thống. Những thay đổi này là hàm số của kích thước bộ tích lũy, tốc độ rò rỉ phốt và khoảng thời gian bảo trì mong muốn cho hệ thống (ví dụ: 28 ngày).

Sự thay đổi áp suất hệ thống là cách chính để người dùng cuối theo dõi hiệu suất bịt kín. Áp suất cũng được sử dụng để tạo ra các cảnh báo bảo trì và phát hiện các hư hỏng của vòng đệm. Tuy nhiên, áp suất sẽ liên tục thay đổi trong khi hệ thống đang hoạt động. Người dùng nên đặt áp suất trong hệ thống Plan 53B như thế nào? Khi nào cần bổ sung chất lỏng chặn? Cần thêm bao nhiêu chất lỏng?

Bộ tính toán kỹ thuật được xuất bản rộng rãi đầu tiên cho các hệ thống Kế hoạch 53B xuất hiện trong Phiên bản thứ tư API 682. Phụ lục F cung cấp hướng dẫn từng bước về cách xác định áp suất và thể tích cho sơ đồ đường ống này. Một trong những yêu cầu hữu ích nhất của API 682 là tạo ra một bảng tên tiêu chuẩn cho bộ tích lũy bàng quang (API 682 Phiên bản thứ tư, Bảng 10). Bảng tên này chứa một bảng ghi lại áp suất nạp trước, nạp lại và cảnh báo cho hệ thống trong phạm vi điều kiện nhiệt độ môi trường tại địa điểm ứng dụng. Lưu ý: bảng trong tiêu chuẩn chỉ là ví dụ và các giá trị thực tế sẽ thay đổi đáng kể khi áp dụng cho một ứng dụng trường cụ thể.

Một trong những giả định cơ bản của Hình 2 là Sơ đồ đường ống 53B dự kiến ​​sẽ hoạt động liên tục và không thay đổi áp suất nạp trước ban đầu. Ngoài ra còn có giả định rằng hệ thống có thể tiếp xúc với toàn bộ phạm vi nhiệt độ môi trường xung quanh trong một khoảng thời gian ngắn. Những điều này có ý nghĩa quan trọng trong thiết kế hệ thống và yêu cầu hệ thống được vận hành ở áp suất lớn hơn các sơ đồ đường ống bịt kín kép khác.

Sử dụng Hình 2 làm tài liệu tham khảo, ứng dụng ví dụ được cài đặt ở vị trí có nhiệt độ môi trường xung quanh nằm trong khoảng từ -17°C (1°F) đến 70°C (158°F). Phần trên của phạm vi này có vẻ cao một cách phi thực tế, nhưng nó cũng bao gồm các tác động của việc làm nóng năng lượng mặt trời của bộ tích lũy tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời. Các hàng trên bảng biểu thị khoảng nhiệt độ giữa giá trị cao nhất và thấp nhất.

Khi người dùng cuối đang vận hành hệ thống, họ sẽ thêm áp suất chất lỏng ngăn cho đến khi đạt được áp suất nạp lại ở nhiệt độ môi trường hiện tại. Áp suất cảnh báo là áp suất cho biết người dùng cuối cần bổ sung thêm chất lỏng ngăn chặn. Ở 25°C (77°F), người vận hành sẽ nạp trước bộ tích lũy tới 30,3 bar (440 PSIG), cảnh báo sẽ được đặt ở mức 30,7 bar (445 PSIG) và người vận hành sẽ thêm chất lỏng ngăn cho đến khi đạt đến áp suất 37,9 thanh (550 PSIG). Nếu nhiệt độ môi trường xung quanh giảm xuống 0°C (32°F), thì áp suất cảnh báo sẽ giảm xuống 28,1 bar (408 PSIG) và áp suất nạp lại xuống 34,7 bar (504 PSIG).

Trong trường hợp này, áp suất cảnh báo và áp suất nạp lại đều thay đổi hoặc thay đổi tùy theo nhiệt độ môi trường. Cách tiếp cận này thường được gọi là chiến lược thả nổi. Cả báo động và nạp tiền đều “nổi”. Điều này dẫn đến áp suất vận hành thấp nhất cho hệ thống làm kín. Tuy nhiên, điều này đặt ra hai yêu cầu cụ thể đối với người dùng cuối; xác định chính xác áp suất báo động và áp suất nạp lại. Áp suất cảnh báo cho hệ thống là một chức năng của nhiệt độ và mối quan hệ này phải được lập trình trong hệ thống DCS của người dùng cuối. Áp suất nạp lại cũng sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường, vì vậy người vận hành sẽ cần tham khảo bảng tên để tìm áp suất chính xác cho các điều kiện hiện tại.

Một số người dùng cuối yêu cầu một cách tiếp cận đơn giản hơn và mong muốn một chiến lược trong đó cả áp suất cảnh báo và áp suất nạp lại đều không đổi (hoặc cố định) và không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường. Chiến lược cố định cố định cung cấp cho người dùng cuối chỉ một áp lực để nạp lại hệ thống và chỉ có giá trị để cảnh báo hệ thống. Thật không may, điều kiện này phải giả định rằng nhiệt độ ở giá trị tối đa, vì các phép tính bù cho nhiệt độ môi trường giảm từ nhiệt độ tối đa xuống nhiệt độ tối thiểu. Điều này dẫn đến hệ thống hoạt động ở áp suất cao hơn. Trong một số ứng dụng, việc sử dụng chiến lược cố định cố định có thể dẫn đến những thay đổi trong thiết kế vòng đệm hoặc xếp hạng MAWP cho các thành phần hệ thống khác để xử lý áp suất tăng cao.

Những người dùng cuối khác sẽ áp dụng phương pháp kết hợp với áp suất cảnh báo cố định và áp suất nạp lại thả nổi. Điều này có thể làm giảm áp suất vận hành đồng thời đơn giản hóa cài đặt cảnh báo. Quyết định về chiến lược cảnh báo chính xác chỉ nên được đưa ra sau khi xem xét điều kiện ứng dụng, phạm vi nhiệt độ môi trường và yêu cầu của người dùng cuối.

Có một số sửa đổi trong thiết kế của Sơ đồ đường ống 53B có thể giúp giảm thiểu một số thách thức này. Hệ thống sưởi từ bức xạ mặt trời có thể làm tăng đáng kể nhiệt độ tối đa của bộ tích lũy để tính toán thiết kế. Đặt ắc quy trong bóng râm hoặc xây tấm chắn nắng cho ắc quy có thể loại bỏ hiện tượng nóng lên của mặt trời và giảm nhiệt độ tối đa trong tính toán.

Trong các mô tả ở trên, thuật ngữ nhiệt độ môi trường được sử dụng để biểu thị nhiệt độ của khí trong bàng quang. Trong điều kiện nhiệt độ môi trường xung quanh ở trạng thái ổn định hoặc thay đổi chậm, đây là một giả định hợp lý. Nếu có sự thay đổi lớn về điều kiện nhiệt độ môi trường giữa ngày và đêm, việc cách nhiệt bộ tích lũy có thể điều chỉnh sự dao động nhiệt độ hiệu quả của túi chứa, dẫn đến nhiệt độ hoạt động ổn định hơn.

Cách tiếp cận này có thể được mở rộng sang việc sử dụng phương pháp dò nhiệt và cách nhiệt trên bộ tích lũy. Khi điều này được áp dụng đúng cách, bộ tích lũy sẽ hoạt động ở một nhiệt độ bất kể sự thay đổi hàng ngày hoặc theo mùa của nhiệt độ môi trường. Đây có lẽ là lựa chọn thiết kế duy nhất quan trọng nhất cần xem xét ở những khu vực có sự thay đổi nhiệt độ lớn. Cách tiếp cận này có cơ sở được lắp đặt rộng rãi tại hiện trường và đã cho phép sử dụng Kế hoạch 53B ở những vị trí mà phương pháp dò nhiệt không thể thực hiện được.

Người dùng cuối đang cân nhắc sử dụng Sơ đồ đường ống 53B nên lưu ý rằng sơ đồ đường ống này không chỉ đơn giản là Sơ đồ đường ống 53A có bộ tích lũy. Hầu như mọi khía cạnh của thiết kế hệ thống, vận hành, vận hành và bảo trì của Sơ đồ 53B đều là duy nhất cho sơ đồ đường ống này. Hầu hết những sự thất vọng mà người dùng cuối gặp phải đều xuất phát từ việc thiếu hiểu biết về hệ thống. Seal OEM có thể chuẩn bị phân tích chi tiết hơn cho một ứng dụng cụ thể và có thể cung cấp thông tin cơ bản cần thiết để giúp người dùng cuối chỉ định và vận hành hệ thống này đúng cách.