تطبيقات العمليات الكيميائية: دليل لقضايا الضغط المستقر والعابر

عند تجاوز 10% من الحد الأقصى المسموح به لضغط العمل (MAWP)، يمكن للمستخدم فتح قرص التمزق أو صمام تخفيف الضغط. إذا كان المستخدم يعمل بالقرب من MAWP، يرجى الأخذ في الاعتبار أنه بسبب التغيرات في عاكس المضخة، قد تحدث ظروف تدفق غير مستقرة والتمدد الحراري لصمام التحكم، وضغط الارتفاع، وضغط بدء تشغيل المضخة، وضغط إغلاق صمام التحكم في المضخة، وتقلبات الضغط. الخطوة الأولى هي تحديد ذروة الضغط خلال الحدث الذي وصل إلى MAWP. إذا تجاوز المستخدم الحد الأقصى المسموح به للعمل، قم بمراقبة ضغط النظام 200 مرة في الثانية (العديد من المضخات وأنظمة الأنابيب تراقب مرة واحدة في الثانية). لن يقوم مستشعر ضغط العملية القياسي بتسجيل الضغط العابر الذي يمر بمسافة 4000 قدم في الثانية عبر نظام الأنابيب. عند مراقبة الضغط بمعدل 200 مرة في الثانية لتسجيل الضغط العابر، فكر في نظام يسجل متوسط ​​التشغيل في حالة مستقرة للحفاظ على إمكانية إدارة ملف البيانات. إذا كان تقلب الضغط صغيرًا، فسيقوم النظام بتسجيل متوسط ​​تشغيل قدره 10 نقاط بيانات في الثانية. أين يجب مراقبة الضغط؟ ابدأ في أعلى المضخة، وفي أعلى وأسفل صمام الفحص، وفي أعلى وأسفل صمام التحكم. قم بتركيب نظام مراقبة الضغط عند نقطة معينة في اتجاه مجرى النهر للتحقق من سرعة الموجة وبداية موجة الضغط. يوضح الشكل 1 ارتفاع ضغط تفريغ المضخة. تم تصميم نظام الأنابيب ليكون 300 رطل (رطل) من قبل المعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI)، والحد الأقصى للضغط المسموح به هو 740 رطل لكل بوصة مربعة (psi)، ويتجاوز ضغط زيادة بدء تشغيل المضخة 800 رطل لكل بوصة مربعة (psi). يوضح الشكل 2 التدفق العكسي عبر صمام الفحص. تعمل المضخة في حالة مستقرة عند ضغط 70 رطل لكل بوصة مربعة. عندما يتم إيقاف تشغيل المضخة، فإن التغير في السرعة سوف ينتج موجة سلبية، والتي تنعكس بعد ذلك مرة أخرى إلى الموجة الإيجابية. عندما تضرب الموجة الإيجابية قرص صمام الفحص، يظل صمام الفحص مفتوحًا، مما يتسبب في عكس التدفق. عندما يتم إغلاق صمام الفحص، يكون هناك ضغط آخر في اتجاه المنبع ومن ثم موجة ضغط سلبية. ينخفض ​​الضغط في نظام الأنابيب إلى -10 رطل لكل بوصة مربعة (psig). والآن بعد أن تم تسجيل الضغط العابر، فإن الخطوة التالية هي تصميم أنظمة الضخ والأنابيب لمحاكاة تغيرات السرعة التي تنتج ضغوطًا مدمرة. يسمح برنامج نمذجة الاندفاع للمستخدمين بإدخال منحنى المضخة وحجم الأنبوب والارتفاع وقطر الأنبوب ومواد الأنبوب. ما هي مكونات الأنابيب الأخرى التي يمكن أن تنتج تغيرات في السرعة في النظام؟ يوفر برنامج نمذجة الطفرة سلسلة من خصائص الصمامات التي يمكن محاكاتها. يتيح برنامج النمذجة العابرة بالكمبيوتر للمستخدمين تصميم تدفق أحادي الطور. النظر في إمكانية وجود تدفق على مرحلتين يمكن تحديده من خلال مراقبة الضغط العابر في التطبيق. هل هناك تجويف في نظام الضخ والأنابيب؟ إذا كانت الإجابة بنعم، فهل يرجع ذلك إلى ضغط شفط المضخة أو ضغط تفريغ المضخة أثناء رحلة المضخة؟ سيؤدي تشغيل الصمام إلى تغيير السرعة في نظام الأنابيب. عند تشغيل الصمام، سيزداد الضغط عند المنبع، سينخفض ​​الضغط عند المصب، وفي بعض الحالات سيحدث التجويف. قد يكون الحل البسيط لتقلبات الضغط هو إبطاء وقت التشغيل عند إغلاق الصمام. هل يحاول المستخدم الحفاظ على معدل تدفق أو ضغط ثابت؟ قد يؤدي وقت الاتصال بين السائق وجهاز إرسال الضغط إلى قيام النظام بالبحث. لكل فعل، سيكون هناك رد فعل، لذا حاول فهم الضغط العابر من خلال سرعة الموجة. عندما تتسارع المضخة، سيرتفع الضغط، لكن موجة الضغط العالي سوف تنعكس مرة أخرى كموجة ضغط سلبية. استخدم مراقبة الضغط عالي التردد لضبط محركات التحكم في المحركات وصمامات التحكم. يوضح الشكل 3 الضغط غير المستقر الناتج عن محرك التردد المتغير (VFD). تذبذب ضغط التفريغ بين 204 رطل لكل بوصة مربعة و60 رطل لكل بوصة مربعة، وحدث تقلب الضغط s742 خلال ساعة و19 دقيقة. تذبذب صمام التحكم: تمر موجة ضغط الصدمة عبر صمام التحكم قبل الاستجابة لموجة الصدمة. التحكم في التدفق، التحكم في الضغط الخلفي وصمام تقليل الضغط، جميعها تتمتع بوقت استجابة. من أجل توفير الطاقة واستقبالها، يتم تركيب حاويات النبض والتدفق لتخزين موجات الصدمة. عند تحديد حجم مخمد النبض وخزان التدفق، من المهم فهم الحالة المستقرة وموجات الضغط الدنيا والقصوى. يجب أن تكون شحنة الغاز وحجم الغاز كافيين للتعامل مع تغيرات الطاقة. تُستخدم حسابات مستوى الغاز والسائل لتأكيد مخمدات النبض والأوعية العازلة بثوابت متعددة المتغيرات تبلغ 1 في الحالة المستقرة و1.2 أثناء أحداث الضغط العابر. تعد الصمامات النشطة (الفتح/الإغلاق) وصمامات الفحص (الإغلاق) بمثابة تغييرات قياسية في السرعة التي تسبب التركيز. عندما يتم إيقاف تشغيل المضخة، سيوفر الخزان العازل المثبت أسفل صمام الفحص الطاقة اللازمة لسرعة النفخ. إذا خرجت المضخة عن المنحنى، فيجب توليد ضغط خلفي. إذا واجه المستخدم تقلبات في الضغط من صمام التحكم في الضغط الخلفي، فقد يحتاج النظام إلى تركيب مخمد النبض في المنبع. إذا تم إغلاق الصمام بسرعة كبيرة جدًا، فتأكد من أن حجم الغاز في وعاء تنظيم الضغط يمكنه قبول طاقة كافية. يجب تحديد حجم صمام الفحص وفقًا لمعدل التدفق والضغط وطول أنبوب المضخة لضمان وقت الإغلاق الصحيح. تحتوي العديد من وحدات المضخات على صمامات فحص كبيرة الحجم ومفتوحة جزئيًا ومتأرجحة في تيار التدفق، مما قد يسبب اهتزازًا مفرطًا. يتطلب فك رموز أحداث الضغط الزائد في شبكات خطوط الأنابيب ذات العمليات الكبيرة نقاط مراقبة متعددة. سيساعد هذا في تحديد مصدر موجة الضغط. يمكن أن تشكل موجة الضغط السلبي المتولدة تحت ضغط البخار تحديًا. يمكن تسجيل التدفق على مرحلتين لتسريع ضغط الغاز وانهياره من خلال مراقبة الضغط العابر. يبدأ استخدام هندسة الطب الشرعي لاكتشاف السبب الجذري لتقلبات الضغط بمراقبة الضغط العابر.