Tihendi valiku kaalutlused – kõrgsurve kahe mehaanilise tihendi paigaldamine

Paigutus 3 mehaanilist tihendit onkahekordsed tihendidkus tihendite vaheline tõkkevedeliku õõnsus hoitakse rõhul, mis on suurem kui tihenduskambri rõhk. Aja jooksul on tööstus välja töötanud mitmeid strateegiaid nende tihendite jaoks vajaliku kõrgsurvekeskkonna loomiseks. Need strateegiad on fikseeritud mehaanilise tihendi torustiku plaanides. Kuigi paljud neist plaanidest täidavad sarnaseid funktsioone, võivad igaühe tööomadused olla väga erinevad ja mõjutada tihendussüsteemi kõiki aspekte.

Torustiku plaan 53B, nagu on määratletud API 682-ga, on torustiku plaan, mis surub tõkkevedelikku lämmastikuga laetud põieakumulaatoriga. Rõhu all olev põis mõjub otse tõkkevedelikule, survestades kogu tihendussüsteemi. Põis takistab otsekontakti survegaasi ja barjäärivedeliku vahel, välistades gaasi imendumise vedelikku. See võimaldab torustiku plaani 53B kasutada kõrgema rõhuga rakendustes kui torustiku plaani 53A. Aku iseseisev olemus välistab ka vajaduse pideva lämmastikuvarustuse järele, mistõttu on süsteem ideaalne kaugpaigaldiste jaoks.

Põieakumulaatori eelised kompenseerivad siiski mõned süsteemi tööomadused. Torustiku plaani 53B rõhk määratakse otseselt põies oleva gaasi rõhu järgi. See rõhk võib mitme muutuja tõttu dramaatiliselt muutuda.

Enne tõkkevedeliku süsteemi lisamist tuleb akumulaatoris olev põis eelnevalt laadida. See loob aluse kõikidele tulevastele arvutustele ja süsteemide toimimise tõlgendustele. Tegelik eellaadimisrõhk sõltub süsteemi töörõhust ja tõkkevedeliku ohutust mahust akumulaatorites. Eellaadimisrõhk sõltub ka põies gaasi temperatuurist. Märkus: eellaadimisrõhk seadistatakse ainult süsteemi esmasel kasutuselevõtul ja tegeliku töötamise ajal seda ei reguleerita.

Gaasi rõhk põies varieerub sõltuvalt gaasi temperatuurist. Enamikul juhtudel jälgib gaasi temperatuur ümbritseva õhu temperatuuri paigalduskohas. Rakendused piirkondades, kus on suured igapäevased ja hooajalised temperatuurimuutused, kogevad süsteemi rõhu suuri kõikumisi.

Barjäärivedeliku tarbimineTöö ajal kulutavad mehaanilised tihendid tõkkevedelikku tavalise tihendi lekke tõttu. Seda barjäärivedelikku täiendab akumulaatoris olev vedelik, mille tulemuseks on põies gaasi paisumine ja süsteemi rõhu langus. Need muudatused sõltuvad akumulaatori suurusest, tihendi lekkemääradest ja süsteemi soovitud hooldusintervallist (nt 28 päeva).

Süsteemi rõhu muutus on peamine viis, kuidas lõppkasutaja tihendi toimivust jälgib. Rõhku kasutatakse ka hooldushäirete loomiseks ja tihendite rikete tuvastamiseks. Rõhud muutuvad aga süsteemi töötamise ajal pidevalt. Kuidas peaks kasutaja Plan 53B süsteemis rõhku seadma? Millal on vaja barjäärivedelikku lisada? Kui palju vedelikku tuleks lisada?

Esimene laialdaselt avaldatud plaani 53B süsteemide tehniliste arvutuste komplekt ilmus API 682 neljandas väljaandes. Lisas F on toodud samm-sammult juhised selle torustikuplaani rõhkude ja mahtude määramiseks. API 682 üks kõige kasulikumaid nõudeid on põieakumulaatorite standardse tüübisildi loomine (API 682 neljas väljaanne, tabel 10). See andmesilt sisaldab tabelit, mis kajastab süsteemi eellaadimis-, täitmis- ja häirerõhku rakenduskoha ümbritseva keskkonna temperatuuritingimuste vahemikus. Märkus: standardis olev tabel on vaid näide ja tegelikud väärtused muutuvad konkreetsele põllurakendusele rakendamisel oluliselt.

Üks joonise fig 2 põhieeldusi on see, et torustiku plaan 53B peaks töötama pidevalt ja esialgset eeltäitmisrõhku muutmata. Samuti eeldatakse, et süsteem võib lühikese aja jooksul kokku puutuda kogu ümbritseva keskkonna temperatuurivahemikuga. Need mõjutavad oluliselt süsteemi ülesehitust ja nõuavad, et süsteemi töötataks suuremal rõhul kui muud kahekordse tihendiga torustiku plaanid.

Kasutades joonist 2 viitena, paigaldatakse näidisrakendus kohta, kus ümbritseva õhu temperatuur on vahemikus -17 °C (1 °F) kuni 70 °C (158 °F). Selle vahemiku ülemine ots näib olevat ebareaalselt kõrge, kuid see hõlmab ka otsese päikesevalguse käes oleva akumulaatori päikesekütte mõju. Tabeli read tähistavad temperatuurivahemikke kõrgeima ja madalaima väärtuse vahel.

Kui lõppkasutaja süsteemi kasutab, lisab ta tõkkevedeliku rõhku, kuni praegusel ümbritseval temperatuuril saavutatakse täitmisrõhk. Häirerõhk on rõhk, mis näitab, et lõppkasutaja peab lisama täiendavat tõkkevedelikku. Temperatuuril 25 °C (77 °F) laadib operaator aku 30,3 baarini (440 PSIG), alarm seatakse 30,7 baarile (445 PSIG) ja operaator lisab tõkkevedelikku, kuni rõhk saavutab 37,9 baari (550 PSIG). Kui ümbritseva õhu temperatuur langes 0 °C-ni (32 °F), langeb häirerõhk 28,1 baarini (408 PSIG) ja täiterõhk 34,7 baarini (504 PSIG).

Selle stsenaariumi korral muutuvad või ujuvad nii häire- kui ka täitmisrõhk vastavalt ümbritsevale temperatuurile. Seda lähenemisviisi nimetatakse sageli ujuv-ujuv strateegiaks. Nii alarm kui ka täiteseade ujuvad. Selle tulemuseks on tihendussüsteemi madalaim töörõhk. See aga seab lõppkasutajale kaks konkreetset nõuet; õige häirerõhu ja täiturõhu määramine. Süsteemi häirerõhk sõltub temperatuurist ja see seos tuleb programmeerida lõppkasutaja DCS-süsteemi. Täiterõhk oleneb ka ümbritsevast temperatuurist, seega peab kasutaja praeguste tingimuste jaoks õige rõhu leidmiseks lugema tüübisildi.

Mõned lõppkasutajad nõuavad lihtsamat lähenemist ja soovivad strateegiat, kus nii häire- kui ka täitmisrõhk on konstantne (või fikseeritud) ega sõltu ümbritseva õhu temperatuurist. Fikseeritud fikseeritud strateegia annab lõppkasutajale ainult ühe rõhu süsteemi täitmiseks ja ainsa väärtuse süsteemi alarmeerimiseks. Kahjuks peab see tingimus eeldama, et temperatuur on maksimaalsel väärtusel, kuna arvutused kompenseerivad ümbritseva õhu temperatuuri langemist maksimumist minimaalsele. Selle tulemusena töötab süsteem kõrgemal rõhul. Mõnes rakenduses võib fikseeritud fikseeritud strateegia kasutamine põhjustada muutusi tihendi konstruktsioonis või kõrgendatud rõhuga toimetulemise süsteemi teiste komponentide MAWP hinnangutes.

Teised lõppkasutajad kasutavad hübriidmeetodit fikseeritud häirerõhu ja ujuva täiturõhuga. See võib vähendada töörõhku, lihtsustades samal ajal häireseadeid. Õige häirestrateegia otsus tuleks teha alles pärast rakenduse tingimuste, ümbritseva õhu temperatuuri vahemiku ja lõppkasutaja nõuete arvessevõtmist.

Torustiku plaani 53B konstruktsioonis on mõned muudatused, mis võivad aidata mõnda neist väljakutsetest leevendada. Päikesekiirgusest tulenev kuumutamine võib oluliselt tõsta akumulaatori maksimaalset temperatuuri projekteerimisarvutuste jaoks. Aku paigutamine varju või akumulaatorile päikesevarju ehitamine võib välistada päikesekütte ja vähendada arvutustes maksimaalset temperatuuri.

Ülaltoodud kirjeldustes kasutatakse terminit ümbritseva õhu temperatuur, et tähistada põies oleva gaasi temperatuuri. Püsiseisundi või aeglaselt muutuva ümbritseva õhu temperatuuri tingimustes on see mõistlik eeldus. Kui ümbritseva õhu temperatuuri kõikumised päeva ja öö vahel on suured, võib akumulaatori isoleerimine vähendada põie efektiivseid temperatuurikõikumisi, mille tulemuseks on stabiilsem töötemperatuur.

Seda lähenemisviisi saab laiendada soojusjälgimise ja isolatsiooni kasutamisele akumulaatoril. Kui see on õigesti rakendatud, töötab aku ühel temperatuuril olenemata ümbritseva õhu temperatuuri igapäevastest või hooajalistest muutustest. See on võib-olla kõige olulisem üksik konstruktsioonivalik, mida kaaluda suurte temperatuurimuutustega piirkondades. Sellel lähenemisviisil on põllul suur paigaldatud baas ja see on võimaldanud plaani 53B kasutada kohtades, mis poleks soojusjälgimisega võimalikud.

Lõppkasutajad, kes kaaluvad torustikuplaani 53B kasutamist, peaksid teadma, et see torustikuplaan ei ole lihtsalt akumulaatoriga torustikuplaan 53A. Peaaegu kõik plaani 53B süsteemi projekteerimise, kasutuselevõtu, käitamise ja hoolduse aspektid on selle torustikuplaani jaoks ainulaadsed. Enamik pettumusi, mida lõppkasutajad on kogenud, tuleneb süsteemi mittemõistmisest. Sealsed originaalseadmete tootjad saavad koostada konkreetse rakenduse jaoks üksikasjalikuma analüüsi ja pakkuda vajalikku tausta, et aidata lõppkasutajal seda süsteemi õigesti määratleda ja kasutada.