Blīvējuma izvēles apsvērumi — augstspiediena dubulto mehānisko blīvējumu uzstādīšana

Izkārtojums ir 3 mehāniskās blīvesdubultās blīveskur barjeras šķidruma dobumā starp blīvēm tiek uzturēts spiediens, kas ir lielāks par blīvējuma kameras spiedienu. Laika gaitā nozare ir izstrādājusi vairākas stratēģijas, lai radītu šiem blīvējumiem nepieciešamo augstspiediena vidi. Šīs stratēģijas ir ietvertas mehāniskā blīvējuma cauruļvadu plānos. Lai gan daudzi no šiem plāniem pilda līdzīgas funkcijas, katra darbības raksturlielumi var būt ļoti atšķirīgi un ietekmēs visus blīvēšanas sistēmas aspektus.

Cauruļvadu plāns 53B, kā definēts API 682, ir cauruļvadu plāns, kas rada spiedienu barjeras šķidrumā, izmantojot ar slāpekli uzlādētu urīnpūšļa akumulatoru. Spiediena urīnpūslis iedarbojas tieši uz barjeras šķidrumu, radot spiedienu visā blīvēšanas sistēmā. Pūslis novērš tiešu kontaktu starp spiediena gāzi un barjeras šķidrumu, novēršot gāzes uzsūkšanos šķidrumā. Tas ļauj cauruļvadu plānu 53B izmantot augstāka spiediena lietojumos nekā cauruļvadu plānu 53A. Akumulatora autonomais raksturs arī novērš nepieciešamību pēc pastāvīgas slāpekļa padeves, kas padara sistēmu ideāli piemērotu attālinātām instalācijām.

Tomēr urīnpūšļa akumulatora priekšrocības kompensē dažas sistēmas darbības īpašības. Cauruļvadu plāna 53B spiedienu nosaka tieši pēc gāzes spiediena urīnpūslī. Šis spiediens var krasi mainīties vairāku mainīgo dēļ.

Pirms barjeras šķidruma pievienošanas sistēmai, akumulatorā esošais urīnpūslis ir iepriekš jāuzlādē. Tas rada pamatu visiem turpmākajiem sistēmas darbības aprēķiniem un interpretācijām. Faktiskais iepriekšējais spiediens ir atkarīgs no sistēmas darba spiediena un barjeras šķidruma drošības tilpuma akumulatoros. Iepriekšējās uzlādes spiediens ir atkarīgs arī no gāzes temperatūras urīnpūslī. Piezīme: priekšuzlādes spiediens tiek iestatīts tikai sistēmas sākotnējās palaišanas laikā, un faktiskās darbības laikā tas netiks regulēts.

Gāzes spiediens urīnpūslī mainīsies atkarībā no gāzes temperatūras. Vairumā gadījumu gāzes temperatūra sekos apkārtējās vides temperatūrai uzstādīšanas vietā. Lietojot apgabalos, kur ir lielas ikdienas un sezonālas temperatūras izmaiņas, sistēmas spiediens var mainīties.

Šķidruma patēriņšDarbības laikā mehāniskās blīves patērēs barjeras šķidrumu normālas blīvējuma noplūdes dēļ. Šo barjeras šķidrumu papildina šķidrums akumulatorā, kā rezultātā urīnpūslī izplešas gāze un samazinās sistēmas spiediens. Šīs izmaiņas ir atkarīgas no akumulatora izmēra, blīvējuma noplūdes ātruma un vēlamā sistēmas apkopes intervāla (piemēram, 28 dienas).

Sistēmas spiediena izmaiņas ir galvenais veids, kā galalietotājs izseko blīvējuma veiktspēju. Spiediens tiek izmantots arī, lai radītu tehniskās apkopes trauksmes un noteiktu blīvējuma defektus. Tomēr spiediens nepārtraukti mainīsies, kamēr sistēma darbosies. Kā lietotājam jāiestata spiediens Plan 53B sistēmā? Kad nepieciešams pievienot barjeras šķidrumu? Cik daudz šķidruma jāpievieno?

Pirmais plaši publicētais inženiertehnisko aprēķinu komplekts Plan 53B sistēmām parādījās API 682 ceturtajā izdevumā. F pielikumā ir sniegti detalizēti norādījumi par to, kā noteikt spiedienu un tilpumus šim cauruļvadu plānam. Viena no visnoderīgākajām API 682 prasībām ir standarta datu plāksnītes izveide urīnpūšļa akumulatoriem (API 682 ceturtais izdevums, 10. tabula). Šajā datu plāksnītē ir tabula, kurā ir norādīts sistēmas priekšuzlādes, uzpildes un trauksmes spiediens apkārtējās vides temperatūras diapazonā lietošanas vietā. Piezīme: standarta tabula ir tikai piemērs un faktiskās vērtības būtiski mainīsies, ja tās tiks piemērotas konkrētam lauka lietojumam.

Viens no 2. attēla pamatpieņēmumiem ir tāds, ka ir paredzēts, ka cauruļvadu plāns 53B darbosies nepārtraukti un nemainot sākotnējo pirmsuzlādes spiedienu. Pastāv arī pieņēmums, ka sistēma īsā laika periodā var tikt pakļauta visam apkārtējās vides temperatūras diapazonam. Tie būtiski ietekmē sistēmas konstrukciju un prasa, lai sistēma tiktu darbināta ar spiedienu, kas ir lielāks nekā citos divu blīvējumu cauruļvadu plānos.

Izmantojot 2. attēlu kā atsauci, lietojumprogrammas paraugs ir instalēts vietā, kur apkārtējās vides temperatūra ir no -17°C (1°F) līdz 70°C (158°F). Šķiet, ka šī diapazona augšējā robeža ir nereāli augsta, taču tajā ir iekļauta arī tiešas saules gaismas pakļauta akumulatora sildīšanas ietekme. Tabulas rindas attēlo temperatūras intervālus starp augstāko un zemāko vērtību.

Kad galalietotājs izmanto sistēmu, viņš pievienos barjeras šķidruma spiedienu, līdz tiek sasniegts uzpildes spiediens pašreizējā apkārtējās vides temperatūrā. Trauksmes spiediens ir spiediens, kas norāda, ka gala lietotājam ir jāpievieno papildu barjeras šķidrums. Pie 25°C (77°F) operators iepriekš uzlādē akumulatoru līdz 30,3 bāriem (440 PSIG), trauksmes signāls tiek iestatīts uz 30,7 bāriem (445 PSIG) un operators pievieno barjeras šķidrumu, līdz tiek sasniegts spiediens. 37,9 bar (550 PSIG). Ja apkārtējā temperatūra pazeminās līdz 0°C (32°F), trauksmes spiediens pazemināsies līdz 28,1 bar (408 PSIG) un uzpildes spiediens līdz 34,7 bāriem (504 PSIG).

Šajā scenārijā gan trauksmes, gan uzpildes spiediens mainās vai peld, reaģējot uz apkārtējās vides temperatūru. Šo pieeju bieži dēvē par peldošu-peldošu stratēģiju. Gan signalizācija, gan uzpilde “peld”. Tas nodrošina zemāko darba spiedienu blīvēšanas sistēmai. Tomēr tas gala lietotājam izvirza divas īpašas prasības; pareiza trauksmes spiediena un uzpildes spiediena noteikšana. Sistēmas trauksmes spiediens ir temperatūras funkcija, un šī attiecība ir jāieprogrammē gala lietotāja DCS sistēmā. Uzpildes spiediens būs atkarīgs arī no apkārtējās vides temperatūras, tāpēc operatoram būs jāatsaucas uz datu plāksnīti, lai atrastu pareizo spiedienu pašreizējiem apstākļiem.

Daži galalietotāji pieprasa vienkāršāku pieeju un vēlas stratēģiju, kurā gan trauksmes, gan uzpildes spiediens ir nemainīgs (vai fiksēts) un nav atkarīgs no apkārtējās vides temperatūras. Fiksētā fiksētā stratēģija nodrošina gala lietotājam tikai vienu spiedienu sistēmas uzpildīšanai un tikai vērtību sistēmas trauksmei. Diemžēl šim nosacījumam ir jāpieņem, ka temperatūra ir pie maksimālās vērtības, jo aprēķini kompensē apkārtējās vides temperatūras pazemināšanos no maksimālās uz minimālo temperatūru. Tā rezultātā sistēma darbojas ar augstāku spiedienu. Dažos lietojumos fiksētas fiksētas stratēģijas izmantošana var izraisīt izmaiņas blīvējuma konstrukcijā vai MAWP novērtējumos citiem sistēmas komponentiem, kas spēj apstrādāt paaugstinātu spiedienu.

Citi galalietotāji izmantos hibrīdu pieeju ar fiksētu trauksmes spiedienu un peldošu uzpildes spiedienu. Tas var samazināt darba spiedienu, vienlaikus vienkāršojot trauksmes iestatījumus. Lēmums par pareizo trauksmes stratēģiju ir jāpieņem tikai pēc lietošanas apstākļu, apkārtējās temperatūras diapazona un gala lietotāja prasību apsvēršanas.

Cauruļvadu plāna 53B dizainā ir dažas izmaiņas, kas var palīdzēt mazināt dažas no šīm problēmām. Apkure no saules starojuma var ievērojami palielināt akumulatora maksimālo temperatūru projektēšanas aprēķiniem. Akumulatora novietošana ēnā vai akumulatoram saules aizsarga izbūve var novērst saules sildīšanu un samazināt maksimālo temperatūru aprēķinos.

Iepriekš minētajos aprakstos termins apkārtējās vides temperatūra tiek lietots, lai apzīmētu urīnpūslī esošās gāzes temperatūru. Līdzsvara stāvoklī vai lēnām mainīgās apkārtējās vides temperatūras apstākļos tas ir pamatots pieņēmums. Ja starp dienu un nakti ir lielas apkārtējās temperatūras svārstības, akumulatora izolēšana var mazināt urīnpūšļa efektīvās temperatūras svārstības, tādējādi nodrošinot stabilāku darba temperatūru.

Šo pieeju var paplašināt, izmantojot siltuma izsekošanu un izolāciju uz akumulatora. Ja tas ir pareizi lietots, akumulators darbosies vienā temperatūrā neatkarīgi no apkārtējās vides temperatūras ikdienas vai sezonālām izmaiņām. Šī, iespējams, ir vissvarīgākā viena dizaina iespēja, kas jāņem vērā apgabalos ar lielām temperatūras svārstībām. Šai pieejai ir liela uzstādītā bāze uz lauka, un tā ir ļāvusi plānu 53B izmantot vietās, kas nebūtu iespējamas ar siltuma izsekošanu.

Galalietotājiem, kuri apsver iespēju izmantot cauruļvadu plānu 53B, ir jāapzinās, ka šis cauruļvadu plāns nav tikai cauruļvadu plāns 53A ar akumulatoru. Gandrīz katrs plāna 53B sistēmas projektēšanas, nodošanas ekspluatācijā, ekspluatācijas un apkopes aspekts ir unikāls šim cauruļvadu plānam. Lielāko daļu neapmierinātības, ko piedzīvojuši galalietotāji, rada sistēmas izpratnes trūkums. Zīmogu oriģinālo iekārtu ražotāji var sagatavot detalizētāku analīzi konkrētai lietojumprogrammai un nodrošināt nepieciešamo fonu, lai palīdzētu galalietotājam pareizi norādīt un darbināt šo sistēmu.