Aplicacions de processos químics: una guia sobre problemes de pressió en estat estacionari i transitori

Quan es supera el 10% de la pressió de treball màxima admissible (MAWP), l'usuari pot obrir el disc de ruptura o la vàlvula d'alleujament de pressió. Si l'usuari està corrent a prop de MAWP, tingueu en compte que, a causa dels canvis en l'inversor de la bomba, es poden produir condicions de flux inestables i expansió tèrmica de la vàlvula de control, sobrepressió, pressió d'arrencada de la bomba, pressió de tancament de la vàlvula de control de la bomba i fluctuacions de pressió. El primer pas és identificar la pressió màxima durant l'esdeveniment que va arribar al MAWP. Si l'usuari supera el MAWP, controleu la pressió del sistema 200 vegades per segon (moltes bombes i sistemes de canonades es controlen una vegada per segon). El sensor de pressió de procés estàndard no registrarà els transitoris de pressió que passen 4.000 peus per segon a través del sistema de canonades. Quan controleu la pressió a una velocitat de 200 vegades per segon per registrar els transitoris de pressió, considereu un sistema que enregistri la mitjana de funcionament en un estat estacionari per mantenir la maneigabilitat del fitxer de dades. Si la fluctuació de pressió és petita, el sistema registrarà una mitjana de 10 punts de dades per segon. On s'ha de controlar la pressió? Inici aigües amunt de la bomba, aigües amunt i aigües avall de la vàlvula de retenció, i aigües amunt i aigües avall de la vàlvula de control. Instal·leu un sistema de control de pressió en un punt determinat aigües avall per verificar la velocitat de l'ona i l'inici de l'ona de pressió. La figura 1 mostra la pujada inicial de pressió de descàrrega de la bomba. El sistema de canonades està dissenyat per ser de 300 lliures (lb) de l'American National Standards Institute (ANSI), la pressió màxima permesa és de 740 lliures per polzada quadrada (psi) i la pressió de sobrecàrrega d'arrencada de la bomba supera els 800 psi. La figura 2 mostra el flux invers a través de la vàlvula de retenció. La bomba funciona en estat estacionari a una pressió de 70 psi. Quan la bomba s'apaga, el canvi de velocitat produirà una ona negativa, que després es reflecteix a l'ona positiva. Quan l'ona positiva colpeja el disc de la vàlvula de retenció, la vàlvula de retenció encara està oberta, fent que el flux s'inverteixi. Quan la vàlvula de retenció està tancada, hi ha una altra pressió aigües amunt i després una ona de pressió negativa. La pressió del sistema de canonades cau a -10 lliures per polzada quadrada (psig). Ara que s'han registrat els transitoris de pressió, el següent pas és modelar els sistemes de bombeig i canonades per simular els canvis de velocitat que produeixen pressions destructives. El programari de modelatge de sobretensió permet als usuaris introduir la corba de la bomba, la mida de la canonada, l'elevació, el diàmetre de la canonada i el material de la canonada. Quins altres components de la canonada poden produir canvis de velocitat al sistema? El programari de modelatge de sobretensió proporciona una sèrie de característiques de la vàlvula que es poden simular. El programari de modelització de transitoris informàtics permet als usuaris modelar el flux monofàsic. Considereu la possibilitat d'un flux bifàsic que es pot identificar mitjançant el control de pressió transitòria a l'aplicació. Hi ha cavitació al sistema de bombeig i canonades? En cas afirmatiu, és causada per la pressió d'aspiració de la bomba o la pressió de descàrrega de la bomba durant el viatge de la bomba? El funcionament de la vàlvula farà que canviï la velocitat del sistema de canonades. En operar la vàlvula, la pressió aigües amunt augmentarà, la pressió aigües avall disminuirà i, en alguns casos, es produirà cavitació. Una solució senzilla a les fluctuacions de pressió podria ser alentir el temps de funcionament en tancar la vàlvula. L'usuari intenta mantenir un cabal o una pressió constants? El temps de comunicació entre el conductor i el transmissor de pressió pot provocar que el sistema cerqui. Per a cada acció, hi haurà una reacció, així que intenteu entendre els transitoris de pressió a través de la velocitat de l'ona. Quan la bomba s'accelera, la pressió augmentarà, però l'ona d'alta pressió es reflectirà com una ona de pressió negativa. Utilitzeu la monitorització de pressió d'alta freqüència per ajustar els accionaments de control del motor i les vàlvules de control. La figura 3 mostra la pressió inestable generada per un variador de freqüència (VFD). La pressió de descàrrega va fluctuar entre 204 psi i 60 psi, i l'esdeveniment de fluctuació de pressió s742 es va produir en 1 hora i 19 minuts. Oscil·lació de la vàlvula de control: l'ona de pressió de xoc passa per la vàlvula de control abans de respondre a l'ona de xoc. El control de cabal, el control de contrapressió i la vàlvula reductora de pressió tenen temps de resposta. Per tal de proporcionar i rebre energia, s'instal·len contenidors de pulsació i sobretensió per amortir les ones de xoc. A l'hora de determinar la mida de l'amortidor de pulsacions i el dipòsit de sobretensió, és important entendre l'estat estacionari i les ones de pressió mínima i màxima. La càrrega i el volum de gas han de ser suficients per fer front als canvis d'energia. Els càlculs de nivell de gas i líquid s'utilitzen per confirmar amortidors de pulsacions i recipients amortidors amb constants multivariables d'1 en estat estacionari i 1,2 durant esdeveniments de pressió transitoris. Les vàlvules actives (obrir/tancar) i les vàlvules de retenció (tancar) són canvis estàndard en la velocitat que provoquen l'enfocament. Quan la bomba s'apaga, un dipòsit d'amortiment instal·lat aigües avall de la vàlvula de retenció proporcionarà energia per a la velocitat d'inflat. Si la bomba surt de la corba, cal generar contrapressió. Si l'usuari troba fluctuacions de pressió de la vàlvula de control de contrapressió, és possible que el sistema hagi d'instal·lar un amortidor de pulsacions aigües amunt. Si la vàlvula es tanca massa ràpidament, assegureu-vos que el volum de gas del recipient regulador de pressió pugui acceptar prou energia. La mida de la vàlvula de retenció s'ha de determinar segons el cabal, la pressió i la longitud de la canonada de la bomba per garantir el temps de tancament correcte. Diverses unitats de bomba tenen vàlvules de retenció sobredimensionades, parcialment obertes i oscil·len en el corrent de flux, cosa que pot provocar una vibració excessiva. Desxifrar esdeveniments de sobrepressió en grans xarxes de canonades de procés requereix múltiples punts de control. Això ajudarà a determinar l'origen de l'ona de pressió. L'ona de pressió negativa generada per sota de la pressió de vapor pot ser un repte. El flux bifàsic d'acceleració i col·lapse de la pressió del gas es pot registrar mitjançant el control de pressió transitòria. L'ús de l'enginyeria forense per descobrir la causa principal de les fluctuacions de pressió comença amb el control de la pressió transitòria.