Conta Seçimi Hususları – Yüksek Basınçlı Çift Mekanik Contaların Takılması

Düzenleme 3 mekanik contalarçift contalarContalar arasındaki bariyer sıvı boşluğunun, conta haznesi basıncından daha yüksek bir basınçta tutulduğu sistemler. Zamanla, sektör bu contalar için gerekli olan yüksek basınçlı ortamı yaratmak için çeşitli stratejiler geliştirmiştir. Bu stratejiler, mekanik contanın borulama planlarında yer almaktadır. Bu planların çoğu benzer işlevlere sahip olsa da, her birinin çalışma özellikleri çok farklı olabilir ve sızdırmazlık sisteminin tüm yönlerini etkiler.

API 682'de tanımlandığı şekliyle 53B Borulama Planı, bariyer sıvısını azot yüklü bir balon akümülatörü ile basınçlandıran bir borulama planıdır. Basınçlı balon, doğrudan bariyer sıvısına etki ederek tüm sızdırmazlık sistemini basınçlandırır. Balon, basınçlandırma gazı ile bariyer sıvısı arasında doğrudan teması önleyerek gazın akışkana emilmesini engeller. Bu, 53B Borulama Planının 53A Borulama Planına göre daha yüksek basınçlı uygulamalarda kullanılmasını sağlar. Akümülatörün kendi kendine yeten yapısı, sürekli azot beslemesi ihtiyacını da ortadan kaldırarak sistemi uzak mesafeli kurulumlar için ideal hale getirir.

Ancak, mesaneli akümülatörün avantajları, sistemin bazı çalışma özellikleriyle dengelenmektedir. 53B Borulama Planı'nın basıncı, doğrudan mesanedeki gazın basıncı tarafından belirlenir. Bu basınç, çeşitli değişkenlere bağlı olarak önemli ölçüde değişebilir.

Akümülatördeki diyafram, bariyer sıvısı sisteme eklenmeden önce önceden doldurulmalıdır. Bu, sistemin çalışmasına ilişkin gelecekteki tüm hesaplamaların ve yorumların temelini oluşturur. Gerçek ön dolum basıncı, sistemin çalışma basıncına ve akümülatörlerdeki bariyer sıvısının emniyet hacmine bağlıdır. Ön dolum basıncı ayrıca diyaframdaki gazın sıcaklığına da bağlıdır. Not: Ön dolum basıncı yalnızca sistemin ilk devreye alınması sırasında ayarlanır ve gerçek çalışma sırasında ayarlanmaz.

Mesanedeki gaz basıncı, gazın sıcaklığına bağlı olarak değişecektir. Çoğu durumda, gaz sıcaklığı, kurulum yerindeki ortam sıcaklığını takip edecektir. Günlük ve mevsimsel sıcaklıklarda büyük değişikliklerin yaşandığı bölgelerdeki uygulamalarda, sistem basıncında büyük dalgalanmalar yaşanacaktır.

Bariyer Sıvı TüketimiÇalışma sırasında mekanik salmastralar, normal sızdırmazlık sızıntısı yoluyla bariyer sıvısı tüketir. Bu bariyer sıvısı, akümülatördeki sıvı tarafından yenilenir ve bu da balondaki gazın genleşmesine ve sistem basıncının düşmesine neden olur. Bu değişiklikler, akümülatör boyutuna, sızdırmazlık sızıntı oranlarına ve sistem için istenen bakım aralığına (örneğin 28 gün) bağlıdır.

Sistem basıncındaki değişiklik, son kullanıcının conta performansını takip etmesinin temel yoludur. Basınç ayrıca bakım alarmları oluşturmak ve conta arızalarını tespit etmek için de kullanılır. Ancak, sistem çalışırken basınçlar sürekli değişecektir. Kullanıcı Plan 53B sistemindeki basınçları nasıl ayarlamalıdır? Bariyer sıvısı ne zaman eklenmelidir? Ne kadar sıvı eklenmelidir?

Plan 53B sistemleri için ilk yaygın olarak yayınlanan mühendislik hesaplamaları seti API 682 Dördüncü Baskı'da yer almıştır. Ek F, bu borulama planı için basınç ve hacimlerin nasıl belirleneceğine dair adım adım talimatlar sunmaktadır. API 682'nin en faydalı gerekliliklerinden biri, balonlu akümülatörler için standart bir isim plakasının oluşturulmasıdır (API 682 Dördüncü Baskı, Tablo 10). Bu isim plakası, uygulama sahasındaki ortam sıcaklığı koşulları aralığında sistemin ön dolum, yeniden dolum ve alarm basınçlarını gösteren bir tablo içerir. Not: Standarttaki tablo yalnızca bir örnektir ve gerçek değerler belirli bir saha uygulamasına uygulandığında önemli ölçüde değişecektir.

Şekil 2'nin temel varsayımlarından biri, 53B Boru Planı'nın sürekli ve ilk ön dolum basıncını değiştirmeden çalışmasının beklenmesidir. Ayrıca, sistemin kısa bir süre içinde tüm ortam sıcaklığı aralığına maruz kalabileceği varsayımı da vardır. Bu varsayımlar, sistem tasarımında önemli etkilere sahiptir ve sistemin diğer çift contalı boru planlarından daha yüksek bir basınçta çalıştırılmasını gerektirir.

Şekil 2'yi referans alarak, örnek uygulama ortam sıcaklığının -17°C (1°F) ile 70°C (158°F) arasında olduğu bir yere kurulmuştur. Bu aralığın üst sınırı gerçekçi olmayan bir şekilde yüksek görünse de, doğrudan güneş ışığına maruz kalan bir akümülatörün güneş enerjisiyle ısınmasının etkilerini de içerir. Tablodaki satırlar, en yüksek ve en düşük değerler arasındaki sıcaklık aralıklarını temsil eder.

Son kullanıcı sistemi çalıştırırken, mevcut ortam sıcaklığındaki dolum basıncına ulaşana kadar bariyer sıvısı basıncı ekler. Alarm basıncı, son kullanıcının ek bariyer sıvısı eklemesi gerektiğini belirten basınçtır. 25°C'de (77°F), operatör aküyü 30,3 bar'a (440 PSIG) önceden doldurur, alarm 30,7 bar'a (445 PSIG) ayarlanır ve basınç 37,9 bar'a (550 PSIG) ulaşana kadar bariyer sıvısı ekler. Ortam sıcaklığı 0°C'ye (32°F) düşerse, alarm basıncı 28,1 bar'a (408 PSIG) ve dolum basıncı 34,7 bar'a (504 PSIG) düşer.

Bu senaryoda, alarm ve dolum basınçları ortam sıcaklıklarına göre değişir veya sabit kalır. Bu yaklaşıma genellikle değişken-değişken stratejisi denir. Hem alarm hem de dolum "değişken" olur. Bu, sızdırmazlık sistemi için en düşük çalışma basınçlarını sağlar. Ancak bu, son kullanıcıya iki özel gereklilik yükler: doğru alarm ve dolum basıncının belirlenmesi. Sistemin alarm basıncı, sıcaklığın bir fonksiyonudur ve bu ilişki son kullanıcının DCS sistemine programlanmalıdır. Dolum basıncı da ortam sıcaklığına bağlı olacağından, operatörün mevcut koşullar için doğru basıncı bulmak için etikete bakması gerekecektir.

Bazı son kullanıcılar daha basit bir yaklaşım talep eder ve hem alarm basıncının hem de dolum basınçlarının sabit (veya sabit) ve ortam sıcaklıklarından bağımsız olduğu bir strateji ister. Sabit-sabit stratejisi, son kullanıcıya sistemi doldurmak için yalnızca bir basınç ve sistemi alarma geçirmek için yalnızca bir değer sağlar. Ne yazık ki, bu koşul, hesaplamalar ortam sıcaklığının maksimumdan minimuma düşmesini telafi ettiğinden, sıcaklığın maksimum değerde olduğunu varsayar. Bu, sistemin daha yüksek basınçlarda çalışmasına neden olur. Bazı uygulamalarda, sabit-sabit bir strateji kullanmak, artan basınçları karşılamak için conta tasarımında veya diğer sistem bileşenlerinin MAWP değerlerinde değişikliklere neden olabilir.

Diğer son kullanıcılar, sabit alarm basıncı ve değişken dolum basıncı ile hibrit bir yaklaşım uygulayacaktır. Bu, alarm ayarlarını basitleştirirken çalışma basıncını azaltabilir. Doğru alarm stratejisine karar verme, yalnızca uygulama koşulları, ortam sıcaklığı aralığı ve son kullanıcının gereksinimleri göz önünde bulundurulduktan sonra yapılmalıdır.

53B Boru Planı'nın tasarımında, bu zorlukların bir kısmını hafifletmeye yardımcı olabilecek bazı değişiklikler mevcuttur. Güneş radyasyonundan kaynaklanan ısıtma, tasarım hesaplamalarında akümülatörün maksimum sıcaklığını önemli ölçüde artırabilir. Akümülatörü gölgeye yerleştirmek veya akümülatör için bir güneşlik inşa etmek, güneş ısıtmasını ortadan kaldırabilir ve hesaplamalardaki maksimum sıcaklığı düşürebilir.

Yukarıdaki açıklamalarda, ortam sıcaklığı terimi, balondaki gazın sıcaklığını temsil etmek için kullanılmıştır. Sabit durum veya yavaş değişen ortam sıcaklığı koşullarında bu makul bir varsayımdır. Gündüz ve gece arasında ortam sıcaklığı koşullarında büyük dalgalanmalar varsa, akümülatörün yalıtılması balondaki etkin sıcaklık dalgalanmalarını yumuşatarak daha kararlı çalışma sıcaklıkları sağlayabilir.

Bu yaklaşım, akümülatörde ısı izleme ve yalıtım kullanımına da genişletilebilir. Bu doğru şekilde uygulandığında, akümülatör ortam sıcaklığındaki günlük veya mevsimsel değişikliklerden bağımsız olarak tek bir sıcaklıkta çalışacaktır. Bu, büyük sıcaklık değişimlerinin yaşandığı bölgelerde dikkate alınması gereken belki de en önemli tasarım seçeneğidir. Bu yaklaşımın sahada geniş bir kurulu tabanı vardır ve Plan 53B'nin ısı izleme ile mümkün olmayan yerlerde kullanılmasına olanak sağlamıştır.

53B Borulama Planı kullanmayı düşünen son kullanıcılar, bu borulama planının akümülatörlü bir 53A Borulama Planı olmadığını bilmelidir. Bir 53B Planının sistem tasarımı, devreye alınması, işletimi ve bakımının neredeyse her aşaması bu borulama planına özgüdür. Son kullanıcıların yaşadığı hayal kırıklıklarının çoğu, sistemi yeterince anlamamaktan kaynaklanır. Conta OEM'leri, belirli bir uygulama için daha ayrıntılı bir analiz hazırlayabilir ve son kullanıcının bu sistemi doğru bir şekilde belirleyip çalıştırmasına yardımcı olmak için gereken arka planı sağlayabilir.