Sandariklio pasirinkimo aspektai – aukšto slėgio dvigubų mechaninių sandariklių montavimas

3 mechaninių sandariklių išdėstymas yradvigubi sandarikliaikur barjerinio skysčio ertmėje tarp sandariklių palaikomas didesnis slėgis nei sandarinimo kameros slėgis. Laikui bėgant, pramonė sukūrė keletą strategijų, kaip sukurti šiems sandarikliams reikalingą aukšto slėgio aplinką. Šios strategijos yra užfiksuotos mechaninių sandariklių vamzdynų brėžiniuose. Nors daugelis šių brėžinių atlieka panašias funkcijas, kiekvieno iš jų veikimo charakteristikos gali labai skirtis ir turės įtakos visiems sandarinimo sistemos aspektams.

53B vamzdynų planas, kaip apibrėžta API 682, yra vamzdynų planas, kuriame barjerinis skystis slėgiuojamas azotu užpildytu pūsliniu akumuliatoriumi. Slėginis pūslis tiesiogiai veikia barjerinį skystį, sukeldamas slėgį visoje sandarinimo sistemoje. Pūslė neleidžia tiesiogiai kontaktuoti slėginėms dujoms ir barjeriniam skysčiui, taip pašalindama dujų absorbciją į skystį. Tai leidžia 53B vamzdynų planą naudoti didesnio slėgio sistemose nei 53A vamzdynų planą. Autonominis akumuliatoriaus pobūdis taip pat panaikina nuolatinio azoto tiekimo poreikį, todėl sistema idealiai tinka nuotolinėms instaliacijoms.

Tačiau pūslinio akumuliatoriaus privalumus nusveria kai kurios sistemos eksploatacinės charakteristikos. 53B vamzdyno plano slėgis tiesiogiai priklauso nuo dujų slėgio pūslėje. Šis slėgis gali smarkiai pasikeisti dėl kelių kintamųjų.

Prieš pilant barjerinį skystį į sistemą, akumuliatoriaus kamera turi būti iš anksto užpildyta. Tai sukuria pagrindą visiems būsimiems sistemos veikimo skaičiavimams ir interpretacijoms. Faktinis išankstinis įkrovimo slėgis priklauso nuo sistemos darbinio slėgio ir saugaus barjerinio skysčio tūrio akumuliatoriuose. Išankstinis įkrovimo slėgis taip pat priklauso nuo dujų temperatūros kameroje. Pastaba: išankstinis įkrovimo slėgis nustatomas tik pirmą kartą paleidžiant sistemą ir nebus reguliuojamas faktinio veikimo metu.

Dujų slėgis kameroje skirsis priklausomai nuo dujų temperatūros. Daugeliu atvejų dujų temperatūra atitiks aplinkos temperatūrą įrengimo vietoje. Regionuose, kuriuose dideli dienos ir sezoniniai temperatūros pokyčiai, sistemos slėgis labai svyruos.

Barjerinio skysčio sunaudojimasEksploatacijos metu mechaniniai sandarikliai sunaudoja barjerinį skystį dėl įprasto sandariklio nuotėkio. Šis barjerinis skystis papildomas akumuliatoriuje esančiu skysčiu, dėl to išsiplečia dujos balione ir sumažėja sistemos slėgis. Šie pokyčiai priklauso nuo akumuliatoriaus dydžio, sandariklio nuotėkio greičio ir pageidaujamo sistemos priežiūros intervalo (pvz., 28 dienos).

Sistemos slėgio pokytis yra pagrindinis būdas, kuriuo galutinis vartotojas stebi sandariklio veikimą. Slėgis taip pat naudojamas techninės priežiūros signalams generuoti ir sandariklio gedimams aptikti. Tačiau sistemai veikiant slėgis nuolat kinta. Kaip vartotojas turėtų nustatyti slėgį „Plan 53B“ sistemoje? Kada reikia įpilti barjerinio skysčio? Kiek skysčio reikia įpilti?

Pirmasis plačiai publikuotas 53B plano sistemų inžinerinių skaičiavimų rinkinys pasirodė API 682 ketvirtajame leidime. F priede pateikiamos nuoseklios instrukcijos, kaip nustatyti šio vamzdynų plano slėgį ir tūrį. Vienas iš naudingiausių API 682 reikalavimų yra standartinės pūslinių akumuliatorių specifikacijų lentelės sukūrimas (API 682 ketvirtasis leidimas, 10 lentelė). Šioje specifikacijų lentelėje yra lentelė, kurioje pateikiami sistemos išankstinio užpildymo, papildymo ir aliarmo slėgiai, esant skirtingoms aplinkos temperatūros sąlygoms taikymo vietoje. Pastaba: standarto lentelė yra tik pavyzdys ir faktinės vertės labai pasikeis, kai bus pritaikytos konkrečiam lauko pritaikymui.

Viena iš pagrindinių 2 paveikslo prielaidų yra ta, kad 53B vamzdynų planas turėtų veikti nuolat ir nekeisdamas pradinio išankstinio slėgio. Taip pat daroma prielaida, kad sistema per trumpą laiką gali būti veikiama viso aplinkos temperatūros diapazono. Tai turi didelės įtakos sistemos projektavimui ir reikalauja, kad sistema veiktų didesniu slėgiu nei kiti dvigubo sandarinimo vamzdynų planai.

Remiantis 2 paveikslu, pavyzdinė programa įrengta vietoje, kurioje aplinkos temperatūra yra nuo -17 °C (1 °F) iki 70 °C (158 °F). Viršutinė šio diapazono riba atrodo nerealistiškai aukšta, tačiau ji taip pat apima saulės šilumos poveikį akumuliatoriui, kuris yra veikiamas tiesioginių saulės spindulių. Lentelės eilutės rodo temperatūros intervalus tarp didžiausios ir mažiausios verčių.

Kai galutinis vartotojas valdo sistemą, jis pripildys barjerinio skysčio slėgį, kol bus pasiektas papildymo slėgis esant esamai aplinkos temperatūrai. Aliarmo slėgis yra slėgis, rodantis, kad galutiniam vartotojui reikia įpilti papildomo barjerinio skysčio. Esant 25 °C (77 °F) temperatūrai, operatorius iš anksto pripildytų akumuliatorių iki 30,3 baro (440 PSIG), aliarmas būtų nustatytas ties 30,7 baro (445 PSIG) ir operatorius pripildytų barjerinį skystį, kol slėgis pasiektų 37,9 baro (550 PSIG). Jei aplinkos temperatūra nukristų iki 0 °C (32 °F), aliarmo slėgis nukristų iki 28,1 baro (408 PSIG), o papildymo slėgis – iki 34,7 baro (504 PSIG).

Šiuo atveju tiek aliarmo, tiek papildymo slėgiai keičiasi arba svyruoja priklausomai nuo aplinkos temperatūros. Šis metodas dažnai vadinamas svyravimo-svyravimo strategija. Tiek aliarmo, tiek papildymo slėgiai „svyruoja“. Dėl to sandarinimo sistemoje darbinis slėgis yra mažiausias. Tačiau tai galutiniam vartotojui kelia du konkrečius reikalavimus: nustatyti tinkamą aliarmo slėgį ir papildymo slėgį. Sistemos aliarmo slėgis priklauso nuo temperatūros, ir šis santykis turi būti užprogramuotas galutinio vartotojo DCS sistemoje. Papildymo slėgis taip pat priklausys nuo aplinkos temperatūros, todėl operatorius turės žiūrėti į vardinę plokštelę, kad surastų tinkamą slėgį esamomis sąlygomis.

Kai kurie galutiniai vartotojai reikalauja paprastesnio metodo ir nori strategijos, pagal kurią ir aliarmo slėgis, ir papildymo slėgiai būtų pastovūs (arba fiksuoti) ir nepriklausomi nuo aplinkos temperatūros. Fiksuoto fiksuoto slėgio strategija suteikia galutiniam vartotojui tik vieną slėgį sistemai papildyti ir vienintelę vertę sistemai įjungti aliarmą. Deja, ši sąlyga turi daryti prielaidą, kad temperatūra yra maksimali, nes skaičiavimai kompensuoja aplinkos temperatūros kritimą nuo maksimalios iki minimalios temperatūros. Dėl to sistema veikia didesniu slėgiu. Kai kuriais atvejais naudojant fiksuoto fiksuoto slėgio strategiją gali tekti pakeisti sandariklio konstrukciją arba kitų sistemos komponentų maksimalų darbinį slėgį (MAWP), kad jie galėtų susidoroti su padidėjusiu slėgiu.

Kiti galutiniai vartotojai taikys hibridinį metodą su fiksuotu aliarmo slėgiu ir kintamu papildymo slėgiu. Tai gali sumažinti darbinį slėgį ir kartu supaprastinti aliarmo nustatymus. Tinkamos aliarmo strategijos sprendimas turėtų būti priimamas tik atsižvelgiant į taikymo sąlygas, aplinkos temperatūros diapazoną ir galutinio vartotojo reikalavimus.

53B vamzdynų plano projekte yra keletas modifikacijų, kurios gali padėti sušvelninti kai kuriuos iš šių iššūkių. Saulės spindulių šiluma gali gerokai padidinti maksimalią akumuliatoriaus temperatūrą, naudojamą projektuojant. Akumuliatoriaus pastatymas pavėsyje arba akumuliatoriaus skydo nuo saulės įrengimas gali pašalinti saulės šildymą ir sumažinti maksimalią temperatūrą skaičiavimuose.

Aukščiau pateiktuose aprašymuose terminas „aplinkos temperatūra“ vartojamas dujų temperatūrai pūslėje apibūdinti. Esant pastoviai arba lėtai kintančiai aplinkos temperatūrai, tai yra pagrįsta prielaida. Jei aplinkos temperatūra dieną ir naktį labai svyruoja, akumuliatoriaus izoliacija gali sušvelninti efektyvius pūslės temperatūros svyravimus, todėl darbinė temperatūra tampa stabilesnė.

Šį metodą galima išplėsti iki šilumos trasų naudojimo ir akumuliatoriaus izoliacijos. Tinkamai pritaikius šią taisyklę, akumuliatorius veiks vienoje temperatūroje, nepriklausomai nuo dienos ar sezoninių aplinkos temperatūros pokyčių. Tai bene svarbiausias projektavimo variantas, į kurį reikia atsižvelgti vietovėse, kuriose dideli temperatūros svyravimai. Šis metodas leido naudoti „Plan 53B“ tose vietose, kur nebūtų buvę įmanoma naudoti šilumos trasų.

Galutiniai vartotojai, svarstantys naudoti 53B vamzdynų planą, turėtų žinoti, kad šis vamzdynų planas nėra tiesiog 53A vamzdynų planas su akumuliatoriumi. Beveik kiekvienas 53B plano sistemos projektavimo, paleidimo, eksploatavimo ir priežiūros aspektas yra unikalus šiam vamzdynų planui. Dauguma nusivylimų, su kuriais susiduria galutiniai vartotojai, kyla dėl sistemos supratimo stokos. Sandarinimo įrenginių originalios įrangos gamintojai gali parengti išsamesnę konkrečios paskirties analizę ir pateikti reikiamą informaciją, kad galutinis vartotojas galėtų tinkamai apibrėžti ir valdyti šią sistemą.