Εφαρμογές χημικών διεργασιών: ένας οδηγός για ζητήματα σταθερής κατάστασης και παροδικής πίεσης

Όταν ξεπεραστεί το 10% της μέγιστης επιτρεπόμενης πίεσης εργασίας (MAWP), ο χρήστης μπορεί να ανοίξει το δίσκο θραύσης ή τη βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης. Εάν ο χρήστης βρίσκεται κοντά σε MAWP, λάβετε υπόψη ότι λόγω αλλαγών στον μετατροπέα της αντλίας, ενδέχεται να προκύψουν ασταθείς συνθήκες ροής και θερμική διαστολή της βαλβίδας ελέγχου, πίεση υπέρτασης, πίεση εκκίνησης αντλίας, πίεση κλεισίματος βαλβίδας ελέγχου αντλίας και διακυμάνσεις πίεσης. Το πρώτο βήμα είναι να προσδιοριστεί η μέγιστη πίεση κατά τη διάρκεια του συμβάντος που έφτασε στο MAWP. Εάν ο χρήστης υπερβαίνει το MAWP, παρακολουθήστε την πίεση του συστήματος 200 φορές το δευτερόλεπτο (πολλές αντλίες και συστήματα σωληνώσεων παρακολουθούν μία φορά το δευτερόλεπτο). Ο τυπικός αισθητήρας πίεσης διεργασίας δεν θα καταγράφει μεταβατικές πιέσεις που περνούν 4.000 πόδια ανά δευτερόλεπτο μέσω του συστήματος σωληνώσεων. Όταν παρακολουθείτε την πίεση με ρυθμό 200 φορές ανά δευτερόλεπτο για την καταγραφή των παροδικών πιέσεων, σκεφτείτε ένα σύστημα που καταγράφει τον τρέχοντα μέσο όρο σε σταθερή κατάσταση για να διατηρεί τη δυνατότητα διαχείρισης του αρχείου δεδομένων. Εάν η διακύμανση της πίεσης είναι μικρή, το σύστημα θα καταγράψει έναν τρέχοντα μέσο όρο 10 σημείων δεδομένων ανά δευτερόλεπτο. Πού πρέπει να παρακολουθείται η πίεση; Εκκίνηση ανάντη της αντλίας, ανάντη και κατάντη της βαλβίδας αντεπιστροφής και ανάντη και κατάντη της βαλβίδας ελέγχου. Εγκαταστήστε ένα σύστημα παρακολούθησης πίεσης σε ένα συγκεκριμένο σημείο κατάντη για να επαληθεύσετε την ταχύτητα του κύματος και την έναρξη του κύματος πίεσης. Το σχήμα 1 δείχνει το κύμα εκκίνησης της πίεσης εκκένωσης της αντλίας. Το σύστημα σωληνώσεων έχει σχεδιαστεί για να είναι 300 λίβρες (lbs) Αμερικανικό Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων (ANSI), η μέγιστη επιτρεπόμενη πίεση είναι 740 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi) και η πίεση εκκίνησης της αντλίας υπερβαίνει τα 800 psi. Το σχήμα 2 δείχνει την αντίστροφη ροή μέσω της βαλβίδας αντεπιστροφής. Η αντλία λειτουργεί σε σταθερή κατάσταση σε πίεση 70 psi. Όταν η αντλία είναι απενεργοποιημένη, η αλλαγή στην ταχύτητα θα παράγει ένα αρνητικό κύμα, το οποίο στη συνέχεια ανακλάται πίσω στο θετικό κύμα. Όταν το θετικό κύμα χτυπήσει το δίσκο της βαλβίδας αντεπιστροφής, η βαλβίδα αντεπιστροφής είναι ακόμα ανοιχτή, προκαλώντας την αντιστροφή της ροής. Όταν η βαλβίδα αντεπιστροφής είναι κλειστή, υπάρχει μια άλλη πίεση ανάντη και μετά ένα κύμα αρνητικής πίεσης. Η πίεση στο σύστημα σωληνώσεων πέφτει στα -10 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα μετρητή (psig). Τώρα που έχουν καταγραφεί οι μεταβατικές πιέσεις, το επόμενο βήμα είναι η μοντελοποίηση των συστημάτων άντλησης και σωληνώσεων για την προσομοίωση των μεταβολών της ταχύτητας που προκαλούν καταστροφικές πιέσεις. Το λογισμικό μοντελοποίησης υπερτάσεων επιτρέπει στους χρήστες να εισάγουν καμπύλη αντλίας, μέγεθος σωλήνα, υψόμετρο, διάμετρο σωλήνα και υλικό σωλήνα. Ποια άλλα εξαρτήματα σωληνώσεων μπορούν να προκαλέσουν αλλαγές ταχύτητας στο σύστημα; Το λογισμικό μοντελοποίησης υπερτάσεων παρέχει μια σειρά χαρακτηριστικών βαλβίδων που μπορούν να προσομοιωθούν. Το λογισμικό μεταβατικής μοντελοποίησης υπολογιστή επιτρέπει στους χρήστες να μοντελοποιούν μονοφασική ροή. Εξετάστε την πιθανότητα μιας ροής δύο φάσεων που μπορεί να αναγνωριστεί από την παρακολούθηση της παροδικής πίεσης στην εφαρμογή. Υπάρχει σπηλαίωση στο σύστημα άντλησης και σωληνώσεων; Εάν ναι, προκαλείται από την πίεση αναρρόφησης της αντλίας ή την πίεση εκκένωσης της αντλίας κατά τη διάρκεια της διαδρομής της αντλίας; Η λειτουργία της βαλβίδας θα προκαλέσει αλλαγή της ταχύτητας στο σύστημα σωληνώσεων. Κατά τη λειτουργία της βαλβίδας, η πίεση ανάντη θα αυξηθεί, η κατάντη πίεση θα μειωθεί και σε ορισμένες περιπτώσεις θα συμβεί σπηλαίωση. Μια απλή λύση στις διακυμάνσεις της πίεσης μπορεί να είναι η επιβράδυνση του χρόνου λειτουργίας κατά το κλείσιμο της βαλβίδας. Προσπαθεί ο χρήστης να διατηρήσει σταθερό ρυθμό ροής ή πίεση; Ο χρόνος επικοινωνίας μεταξύ του οδηγού και του πομπού πίεσης μπορεί να προκαλέσει το σύστημα αναζήτησης. Για κάθε ενέργεια, θα υπάρχει μια αντίδραση, οπότε προσπαθήστε να κατανοήσετε τις μεταβατικές συνθήκες πίεσης μέσω της ταχύτητας κύματος. Όταν η αντλία επιταχύνει, η πίεση θα αυξηθεί, αλλά το κύμα υψηλής πίεσης θα ανακλάται πίσω ως κύμα αρνητικής πίεσης. Χρησιμοποιήστε παρακολούθηση πίεσης υψηλής συχνότητας για να ρυθμίσετε τους κινητήρες ελέγχου κινητήρα και τις βαλβίδες ελέγχου. Το σχήμα 3 δείχνει την ασταθή πίεση που δημιουργείται από έναν οδηγό μεταβλητής συχνότητας (VFD). Η πίεση εκφόρτισης κυμάνθηκε μεταξύ 204 psi και 60 psi και το συμβάν διακύμανσης της πίεσης s742 συνέβη μέσα σε 1 ώρα και 19 λεπτά. Ταλάντωση βαλβίδας ελέγχου: Το κύμα κρουστικής πίεσης διέρχεται από τη βαλβίδα ελέγχου πριν ανταποκριθεί στο κρουστικό κύμα. Ο έλεγχος ροής, ο έλεγχος αντίθλιψης και η βαλβίδα μείωσης πίεσης έχουν όλα χρόνο απόκρισης. Προκειμένου να παρέχεται και να λαμβάνεται ενέργεια, εγκαθίστανται δοχεία παλμών και υπερτάσεων για την προστασία των κρουστικών κυμάτων. Κατά τον προσδιορισμό του μεγέθους του αποσβεστήρα παλμών και της δεξαμενής υπερχείλισης, είναι σημαντικό να κατανοήσετε τη σταθερή κατάσταση και τα κύματα ελάχιστης και μέγιστης πίεσης. Το φορτίο αερίου και ο όγκος του αερίου πρέπει να είναι επαρκείς για την αντιμετώπιση των ενεργειακών μεταβολών. Οι υπολογισμοί της στάθμης αερίου και υγρού χρησιμοποιούνται για την επιβεβαίωση των αποσβεστήρων παλμών και των δοχείων αποθήκευσης με πολυμεταβλητές σταθερές 1 σε σταθερή κατάσταση και 1,2 κατά τη διάρκεια συμβάντων παροδικής πίεσης. Οι ενεργές βαλβίδες (άνοιγμα/κλείσιμο) και οι βαλβίδες αντεπιστροφής (κλείσιμο) είναι τυπικές αλλαγές στην ταχύτητα που προκαλούν την εστίαση. Όταν η αντλία είναι απενεργοποιημένη, μια δεξαμενή απομόνωσης εγκατεστημένη κατάντη της βαλβίδας αντεπιστροφής θα παρέχει ενέργεια για την ταχύτητα φουσκώματος. Εάν η αντλία τρέχει εκτός καμπύλης, πρέπει να δημιουργηθεί αντίθλιψη. Εάν ο χρήστης αντιμετωπίσει διακυμάνσεις πίεσης από τη βαλβίδα ελέγχου αντίθλιψης, το σύστημα μπορεί να χρειαστεί να εγκαταστήσει έναν αποσβεστήρα παλμών ανάντη. Εάν η βαλβίδα κλείνει πολύ γρήγορα, βεβαιωθείτε ότι ο όγκος αερίου του δοχείου ρύθμισης πίεσης μπορεί να δεχθεί αρκετή ενέργεια. Το μέγεθος της βαλβίδας αντεπιστροφής πρέπει να προσδιορίζεται σύμφωνα με τον ρυθμό ροής, την πίεση και το μήκος του σωλήνα της αντλίας για να διασφαλιστεί ο σωστός χρόνος κλεισίματος. Πολλές μονάδες αντλίας έχουν βαλβίδες αντεπιστροφής που είναι υπερμεγέθεις, μερικώς ανοιχτές και ταλαντώνονται στο ρεύμα ροής, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει υπερβολικούς κραδασμούς. Η αποκρυπτογράφηση γεγονότων υπερπίεσης σε μεγάλα δίκτυα αγωγών διεργασιών απαιτεί πολλαπλά σημεία παρακολούθησης. Αυτό θα βοηθήσει στον προσδιορισμό της πηγής του κύματος πίεσης. Το κύμα αρνητικής πίεσης που δημιουργείται κάτω από την τάση ατμών μπορεί να είναι προκλητικό. Η διφασική ροή της επιτάχυνσης και της κατάρρευσης της πίεσης αερίου μπορεί να καταγραφεί μέσω της μεταβατικής παρακολούθησης της πίεσης. Η χρήση της εγκληματολογικής μηχανικής για την ανακάλυψη της βασικής αιτίας των διακυμάνσεων της πίεσης ξεκινά με την παροδική παρακολούθηση της πίεσης.