P: Instal·larem un sistema dual d'alta pressiósegells mecànicsi esteu considerant utilitzar un Pla 53B? Quines són les consideracions? Quines són les diferències entre les estratègies d'alarma?
Disposició 3 segells mecànics sónsegells dobleson la cavitat del fluid de barrera entre els segells es manté a una pressió superior a la pressió de la cambra de segellat. Amb el temps, la indústria ha desenvolupat diverses estratègies per crear l'entorn d'alta pressió necessari per a aquests segells. Aquestes estratègies es recullen en els plans de canonades del segell mecànic. Tot i que molts d'aquests plans tenen funcions similars, les característiques de funcionament de cadascun poden ser molt diferents i afectaran tots els aspectes del sistema de segellat.
El Pla de canonades 53B, tal com es defineix a l'API 682, és un pla de canonades que pressuritza el fluid de barrera amb un acumulador de bufeta carregat de nitrogen. La bufeta pressuritzada actua directament sobre el fluid de barrera, pressuritzant tot el sistema de segellat. La bufeta evita el contacte directe entre el gas de pressurització i el fluid de barrera, eliminant l'absorció de gas al fluid. Això permet utilitzar el Pla de canonades 53B en aplicacions de pressió més alta que el Pla de canonades 53A. La naturalesa autònoma de l'acumulador també elimina la necessitat d'un subministrament constant de nitrogen, cosa que fa que el sistema sigui ideal per a instal·lacions remotes.
Els beneficis de l'acumulador de bufeta, però, es veuen compensats per algunes de les característiques de funcionament del sistema. La pressió d'un Piping Plan 53B està determinada directament per la pressió del gas a la bufeta. Aquesta pressió pot canviar dràsticament a causa de diverses variables.
Precàrrega
La boquilla de l'acumulador s'ha de precarregar abans d'afegir fluid de barrera al sistema. Això crea la base per a tots els càlculs i interpretacions futurs del funcionament dels sistemes. La pressió de precàrrega real depèn de la pressió de funcionament del sistema i del volum de seguretat del fluid de barrera als acumuladors. La pressió de precàrrega també depèn de la temperatura del gas a la boquilla. Nota: la pressió de precàrrega només s'estableix en la posada en marxa inicial del sistema i no s'ajustarà durant el funcionament real.
Temperatura
La pressió del gas a la bufeta variarà segons la temperatura del gas. En la majoria dels casos, la temperatura del gas seguirà la temperatura ambient al lloc d'instal·lació. Les aplicacions en regions on hi ha grans canvis diaris i estacionals de temperatura experimentaran grans oscil·lacions en la pressió del sistema.
Consum de fluid de barreraDurant el funcionament, els segells mecànics consumeixen fluid de barrera a través de les fuites normals del segell. Aquest fluid de barrera es reposa amb el fluid de l'acumulador, cosa que provoca una expansió del gas a la bufeta i una disminució de la pressió del sistema. Aquests canvis són funció de la mida de l'acumulador, les taxes de fuites del segell i l'interval de manteniment desitjat per al sistema (per exemple, 28 dies).
El canvi en la pressió del sistema és la principal manera que té l'usuari final de fer un seguiment del rendiment del segell. La pressió també s'utilitza per crear alarmes de manteniment i per detectar fallades del segell. Tanmateix, les pressions canviaran contínuament mentre el sistema està en funcionament. Com ha d'establir l'usuari les pressions al sistema Plan 53B? Quan cal afegir fluid de barrera? Quant fluid s'ha d'afegir?
El primer conjunt de càlculs d'enginyeria àmpliament publicat per als sistemes del Pla 53B va aparèixer a la quarta edició de l'API 682. L'annex F proporciona instruccions pas a pas sobre com determinar les pressions i els volums per a aquest pla de canonades. Un dels requisits més útils de l'API 682 és la creació d'una placa de noms estàndard per als acumuladors de bufeta (API 682 Quarta Edició, Taula 10). Aquesta placa de noms conté una taula que captura les pressions de precàrrega, recàrrega i alarma del sistema en tot el rang de condicions de temperatura ambient al lloc d'aplicació. Nota: la taula de la norma és només un exemple i els valors reals canviaran significativament quan s'apliquin a una aplicació de camp específica.
Una de les suposicions bàsiques de la Figura 2 és que s'espera que el Pla de canonades 53B funcioni contínuament i sense canviar la pressió de precàrrega inicial. També hi ha la suposició que el sistema pot estar exposat a tot un rang de temperatura ambient durant un curt període de temps. Això té implicacions significatives en el disseny del sistema i requereix que el sistema funcioni a una pressió superior a altres plans de canonades de doble segellat.
Utilitzant la Figura 2 com a referència, l'aplicació d'exemple s'instal·la en un lloc on la temperatura ambient es troba entre -17 °C (1 °F) i 70 °C (158 °F). L'extrem superior d'aquest rang sembla ser massa alt, però també inclou els efectes de l'escalfament solar d'un acumulador que està exposat a la llum solar directa. Les files de la taula representen intervals de temperatura entre els valors més alts i més baixos.
Quan l'usuari final fa funcionar el sistema, afegirà pressió de fluid de barrera fins que s'assoleixi la pressió de reompliment a la temperatura ambient actual. La pressió d'alarma és la pressió que indica que l'usuari final necessita afegir fluid de barrera addicional. A 25 °C (77 °F), l'operador precarregaria l'acumulador a 30,3 bar (440 PSIG), l'alarma s'establiria a 30,7 bar (445 PSIG) i l'operador afegiria fluid de barrera fins que la pressió arribés als 37,9 bar (550 PSIG). Si la temperatura ambient disminuís a 0 °C (32 °F), la pressió d'alarma baixaria a 28,1 bar (408 PSIG) i la pressió de reompliment a 34,7 bar (504 PSIG).
En aquest escenari, les pressions d'alarma i de reompliment canvien o fluctuen en resposta a les temperatures ambient. Aquest enfocament sovint es coneix com a estratègia flotant-flotant. Tant l'alarma com el reompliment "fluctuen". Això resulta en les pressions de funcionament més baixes per al sistema de segellat. Tanmateix, això imposa dos requisits específics a l'usuari final: determinar la pressió d'alarma i la pressió de reompliment correctes. La pressió d'alarma per al sistema és una funció de la temperatura i aquesta relació s'ha de programar al sistema DCS de l'usuari final. La pressió de reompliment també dependrà de la temperatura ambient, de manera que l'operador haurà de consultar la placa de dades per trobar la pressió correcta per a les condicions actuals.
Simplificar un procés
Alguns usuaris finals exigeixen un enfocament més senzill i desitgen una estratègia on tant la pressió d'alarma com les pressions de reompliment siguin constants (o fixes) i independents de les temperatures ambient. L'estratègia fix-fix proporciona a l'usuari final només una pressió per reomplir el sistema i l'únic valor per activar l'alarma del sistema. Malauradament, aquesta condició ha de suposar que la temperatura està al valor màxim, ja que els càlculs compensen la caiguda de la temperatura ambient de la temperatura màxima a la mínima. Això fa que el sistema funcioni a pressions més altes. En algunes aplicacions, l'ús d'una estratègia fix-fix pot provocar canvis en el disseny del segell o en les classificacions de la MAWP per a altres components del sistema per gestionar les pressions elevades.
Altres usuaris finals aplicaran un enfocament híbrid amb una pressió d'alarma fixa i una pressió de reompliment flotant. Això pot reduir la pressió de funcionament alhora que simplifica la configuració de l'alarma. La decisió de l'estratègia d'alarma correcta només s'ha de prendre després de tenir en compte les condicions de l'aplicació, el rang de temperatura ambient i els requisits de l'usuari final.
Eliminació d'obstacles
Hi ha algunes modificacions en el disseny del Pla de canonades 53B que poden ajudar a mitigar alguns d'aquests reptes. L'escalfament de la radiació solar pot augmentar considerablement la temperatura màxima de l'acumulador per als càlculs de disseny. Col·locar l'acumulador a l'ombra o construir un para-sol per a l'acumulador pot eliminar l'escalfament solar i reduir la temperatura màxima en els càlculs.
En les descripcions anteriors, el terme temperatura ambient s'utilitza per representar la temperatura del gas a la bufeta. En condicions de temperatura ambient en estat estacionari o que canvien lentament, aquesta és una suposició raonable. Si hi ha grans oscil·lacions en les condicions de temperatura ambient entre el dia i la nit, aïllar l'acumulador pot moderar les oscil·lacions de temperatura efectives de la bufeta, donant lloc a temperatures de funcionament més estables.
Aquest plantejament es pot ampliar a l'ús del traçat tèrmic i l'aïllament de l'acumulador. Quan això s'aplica correctament, l'acumulador funcionarà a una temperatura independentment dels canvis diaris o estacionals de la temperatura ambient. Aquesta és potser l'opció de disseny individual més important a tenir en compte en zones amb grans variacions de temperatura. Aquest plantejament té una gran base instal·lada sobre el terreny i ha permès utilitzar el Pla 53B en llocs que no haurien estat possibles amb el traçat tèrmic.
Els usuaris finals que estiguin considerant utilitzar un Pla de canonades 53B han de tenir en compte que aquest pla de canonades no és simplement un Pla de canonades 53A amb un acumulador. Pràcticament tots els aspectes del disseny, la posada en marxa, el funcionament i el manteniment del sistema d'un Pla 53B són únics d'aquest pla de canonades. La majoria de les frustracions que han experimentat els usuaris finals provenen d'una manca de comprensió del sistema. Els fabricants d'equips originals de segells poden preparar una anàlisi més detallada per a una aplicació específica i poden proporcionar els antecedents necessaris per ajudar l'usuari final a especificar i operar correctament aquest sistema.
Data de publicació: 01-06-2023