Overvejelser om valg af tætninger – Installation af dobbelte højtrykstætninger

Arrangement 3 mekaniske tætninger erdobbelte tætningerhvor spærrevæskehulrummet mellem tætningerne holdes ved et tryk, der er større end tætningskammertrykket. Over tid har industrien udviklet flere strategier til at skabe det højtryksmiljø, der er nødvendigt for disse tætninger. Disse strategier er fanget i den mekaniske tætnings rørplaner. Mens mange af disse planer har lignende funktioner, kan driftsegenskaberne for hver enkelt være meget forskellige og vil påvirke alle aspekter af tætningssystemet.

Rørplan 53B, som defineret af API 682, er en rørplan, som sætter barrierevæsken under tryk med en nitrogenladet blæreakkumulator. Den tryksatte blære virker direkte på barrierevæsken og sætter hele tætningssystemet under tryk. Blæren forhindrer direkte kontakt mellem trykgassen og barrierevæsken, hvilket eliminerer absorption af gas i væsken. Dette gør det muligt at bruge Piping Plan 53B i applikationer med højere tryk end Piping Plan 53A. Akkumulatorens selvstændige natur eliminerer også behovet for en konstant nitrogentilførsel, hvilket gør systemet ideelt til fjerninstallationer.

Fordelene ved blæreakkumulatoren opvejes dog af nogle af systemets driftsegenskaber. En Piping Plan 53B's tryk bestemmes direkte af trykket af gassen i blæren. Dette tryk kan ændre sig dramatisk på grund af flere variabler.

Blæren i akkumulatoren skal forlades, før der tilsættes spærrevæske i systemet. Dette skaber grundlag for alle fremtidige beregninger og fortolkninger af systemdriften. Det faktiske forladningstryk afhænger af driftstrykket for systemet og sikkerhedsvolumenet af barrierevæske i akkumulatorerne. Forladningstrykket er også afhængig af temperaturen på gassen i blæren. Bemærk: Forladningstrykket indstilles kun ved den første idriftsættelse af systemet og vil ikke blive justeret under den faktiske drift.

Gastrykket i blæren vil variere afhængigt af gassens temperatur. I de fleste tilfælde vil gassens temperatur spore den omgivende temperatur på installationsstedet. Anvendelser i regioner, hvor der er store daglige og sæsonmæssige ændringer i temperaturer, vil opleve store udsving i systemtrykket.

BarrierevæskeforbrugUnder drift vil de mekaniske tætninger forbruge barrierevæske gennem normal tætningslækage. Denne barrierevæske genopfyldes af væsken i akkumulatoren, hvilket resulterer i en udvidelse af gassen i blæren og et fald i systemtrykket. Disse ændringer er en funktion af akkumulatorstørrelsen, tætningslækageraterne og det ønskede vedligeholdelsesinterval for systemet (f.eks. 28 dage).

Ændringen i systemtrykket er den primære måde, hvorpå slutbrugeren sporer tætningsydelse. Tryk bruges også til at oprette vedligeholdelsesalarmer og til at detektere tætningsfejl. Men trykket vil løbende ændre sig, mens systemet er i drift. Hvordan skal brugeren indstille trykkene i Plan 53B systemet? Hvornår er det nødvendigt at tilføje spærrevæske? Hvor meget væske skal tilsættes?

Det første bredt publicerede sæt af tekniske beregninger for Plan 53B-systemer dukkede op i API 682 fjerde udgave. Bilag F giver trin-for-trin instruktioner om, hvordan man bestemmer tryk og volumener for denne rørplan. Et af de mest nyttige krav til API 682 er oprettelsen af ​​et standardnavneskilt til blæreakkumulatorer (API 682 fjerde udgave, tabel 10). Dette navneskilt indeholder en tabel, som registrerer foropladnings-, genopfyldnings- og alarmtrykket for systemet over intervallet af omgivende temperaturforhold på applikationsstedet. Bemærk: tabellen i standarden er kun et eksempel, og at de faktiske værdier vil ændre sig væsentligt, når de anvendes på en specifik feltapplikation.

En af de grundlæggende antagelser i figur 2 er, at rørplanen 53B forventes at fungere kontinuerligt og uden at ændre det indledende forladningstryk. Der er også en antagelse om, at systemet kan blive udsat for et helt omgivende temperaturområde over en kort periode. Disse har betydelige implikationer i systemdesignet og kræver, at systemet drives ved et tryk, der er større end andre dobbelttætningsrørplaner.

Ved at bruge figur 2 som reference installeres eksempelapplikationen på et sted, hvor den omgivende temperatur er mellem -17°C (1°F) og 70°C (158°F). Den øvre del af dette interval ser ud til at være urealistisk høj, men den inkluderer også virkningerne af solopvarmning af en akkumulator, der er udsat for direkte sollys. Rækkerne i tabellen repræsenterer temperaturintervaller mellem højeste og laveste værdier.

Når slutbrugeren betjener systemet, tilføjer de barrierevæsketryk, indtil genopfyldningstrykket er nået ved den aktuelle omgivende temperatur. Alarmtrykket er det tryk, der indikerer, at slutbrugeren skal tilføje yderligere barrierevæske. Ved 25°C (77°F) ville operatøren forlade akkumulatoren til 30,3 bar (440 PSIG), alarmen ville blive indstillet til 30,7 bar (445 PSIG), og operatøren ville tilføje barrierevæske, indtil trykket nåede 37,9 bar (550 PSIG). Hvis den omgivende temperatur faldt til 0°C (32°F), falder alarmtrykket til 28,1 bar (408 PSIG) og genopfyldningstrykket til 34,7 bar (504 PSIG).

I dette scenarie ændres eller flyder både alarm- og genopfyldningstrykket som reaktion på de omgivende temperaturer. Denne tilgang omtales ofte som en flydende-flydende strategi. Både alarmen og genopfyldningen "flyder". Dette resulterer i de laveste driftstryk for tætningssystemet. Dette stiller dog to specifikke krav til slutbrugeren; bestemmelse af det korrekte alarmtryk og genopfyldningstryk. Alarmtrykket for anlægget er en funktion af temperaturen og dette forhold skal programmeres ind i slutbrugerens DCS-system. Genopfyldningstrykket vil også afhænge af den omgivende temperatur, så operatøren bliver nødt til at henvise til typeskiltet for at finde det korrekte tryk til de aktuelle forhold.

Nogle slutbrugere efterspørger en enklere tilgang og ønsker en strategi, hvor både alarmtrykket og genopfyldningstrykket er konstante (eller faste) og uafhængige af omgivende temperaturer. Den faste faste strategi giver slutbrugeren kun ét tryk til genopfyldning af systemet og kun værdi for alarmering af systemet. Desværre må denne betingelse forudsætte, at temperaturen er på maksimumværdien, da beregningerne kompenserer for, at omgivelsestemperaturen falder fra maksimum til minimumstemperatur. Dette resulterer i, at systemet arbejder ved højere tryk. I nogle applikationer kan brug af en fast fast strategi resultere i ændringer i tætningsdesignet eller MAWP-klassificeringerne for andre systemkomponenter til at håndtere de forhøjede tryk.

Andre slutbrugere vil anvende en hybrid tilgang med et fast alarmtryk og flydende genopfyldningstryk. Dette kan reducere driftstrykket og samtidig forenkle alarmindstillingerne. Beslutningen om den korrekte alarmstrategi bør kun træffes efter at have overvejet applikationstilstanden, det omgivende temperaturområde og slutbrugerens krav.

Der er nogle ændringer i designet af Piping Plan 53B, som kan hjælpe med at afbøde nogle af disse udfordringer. Opvarmning fra solstråling kan i høj grad øge akkumulatorens maksimale temperatur til designberegninger. At placere akkumulatoren i skygge eller konstruere et solafskærmning til akkumulatoren kan eliminere solvarme og reducere den maksimale temperatur i beregningerne.

I beskrivelserne ovenfor bruges udtrykket omgivende temperatur til at repræsentere temperaturen af ​​gassen i blæren. Under steady-state eller langsomt skiftende omgivende temperaturforhold er dette en rimelig antagelse. Hvis der er store udsving i de omgivende temperaturforhold mellem dag og nat, kan isolering af akkumulatoren moderere blærens effektive temperaturudsving, hvilket resulterer i mere stabile driftstemperaturer.

Denne tilgang kan udvides til at bruge varmesporing og isolering på akkumulatoren. Når dette er korrekt anvendt, vil akkumulatoren fungere ved én temperatur uanset de daglige eller sæsonbestemte ændringer i den omgivende temperatur. Dette er måske den vigtigste enkeltdesignmulighed at overveje i områder med store temperaturvariationer. Denne tilgang har en stor installeret base i marken og har gjort det muligt at bruge Plan 53B på steder, som ikke ville have været muligt med varmesporing.

Slutbrugere, der overvejer at bruge en Piping Plan 53B, skal være opmærksomme på, at denne Piping Plan ikke blot er en Piping Plan 53A med en akkumulator. Stort set alle aspekter af systemdesign, idriftsættelse, drift og vedligeholdelse af en Plan 53B er unikke for denne rørplan. De fleste af de frustrationer, som slutbrugerne har oplevet, kommer fra manglende forståelse af systemet. Seal OEM'er kan udarbejde en mere detaljeret analyse for en specifik applikation og kan give den nødvendige baggrund for at hjælpe slutbrugeren med at specificere og betjene dette system korrekt.