化学プロセスへの応用: 定常状態および過渡圧力の問題に関するガイド

最大許容作動圧力 (MAWP) の 10% を超えると、ユーザーは破裂板または圧力リリーフバルブを開く可能性があります。 MAWP 付近を走行される場合は、ポンプインバータの変化により流量状態の不安定や制御弁の熱膨張、サージ圧、ポンプ起動圧力、ポンプ制御弁閉弁圧力、圧力変動が発生する可能性があることをご考慮ください。 最初のステップは、MAWP に到達したイベント中のピーク圧力を特定することです。 ユーザーが MAWP を超えた場合は、システム圧力を 1 秒あたり 200 回監視します (多くのポンプおよび配管システムは 1 秒あたり 1 回監視します)。 標準のプロセス圧力センサーは、配管システムを毎秒 4,000 フィート通過する圧力過渡現象を記録しません。 圧力過渡状態を記録するために 1 秒あたり 200 回の速度で圧力を監視する場合は、データ ファイルの管理性を維持するために、定常状態での移動平均を記録するシステムを検討してください。 圧力変動が小さい場合、システムは 1 秒あたり 10 データ ポイントの移動平均を記録します。 圧力はどこで監視する必要がありますか? ポンプの上流、逆止弁の上流と下流、制御弁の上流と下流から開始します。 下流の特定の地点に圧力監視システムを設置し、波の速度と圧力波の開始を確認します。 図1にポンプ吐出圧力の始動サージを示します。 配管システムは米国規格協会 (ANSI) の 300 ポンド (lbs) になるように設計されており、最大許容圧力は 740 ポンド/平方インチ (psi) で、ポンプの起動サージ圧力は 800 psi を超えています。 図 2 は逆止弁を通る逆流を示しています。 ポンプは 70 psi の圧力で定常状態で動作します。 ポンプの電源がオフになると、速度の変化によって負の波が生成され、その後、この波が反射して正の波に戻ります。 正の波が逆止弁ディスクに当たると、逆止弁は開いたままになり、流れが逆流します。 逆止弁が閉じると、上流側に別の圧力が発生し、負の圧力波が発生します。 配管システム内の圧力は、ゲージ 1 平方インチあたり -10 ポンド (psig) まで低下します。 圧力過渡現象が記録されたので、次のステップは、ポンプと配管システムをモデル化して、破壊的な圧力を生み出す速度変化をシミュレートすることです。 サージモデリングソフトウェアを使用すると、ユーザーはポンプ曲線、パイプサイズ、高さ、パイプ直径、パイプ材質を入力できます。 システム内で速度変化を引き起こす可能性のある他の配管コンポーネントは何ですか? サージ モデリング ソフトウェアは、シミュレーション可能な一連のバルブ特性を提供します。 コンピュータ過渡モデリング ソフトウェアを使用すると、単相流れをモデル化できます。 アプリケーションでの過渡圧力監視によって識別できる二相流の可能性を考慮してください。 ポンプや配管システムにキャビテーションが発生していませんか? 「はい」の場合、ポンプトリップ中のポンプ吸入圧力またはポンプ吐出圧力が原因でしょうか? バルブの動作により、配管システム内の速度が変化します。 バルブを作動させると上流側の圧力が上昇し、下流側の圧力が低下し、場合によってはキャビテーションが発生することがあります。 圧力変動に対する簡単な解決策は、バルブを閉じる際の動作時間を遅くすることかもしれません。 ユーザーは一定の流量または圧力を維持しようとしていますか? ドライバーと圧力トランスミッター間の通信時間により、システムの検索が発生する可能性があります。 すべての動作に対して反応が発生するため、波の速度を通じて圧力過渡現象を理解するようにしてください。 ポンプが加速すると圧力が上昇しますが、高い圧力波は負の圧力波として反射されます。 高周波圧力監視を使用して、モーター制御ドライブと制御バルブを調整します。 図 3 は、可変周波数ドライブ (VFD) によって生成される不安定な圧力を示しています。 吐出圧力は 204 psi ～ 60 psi の間で変動し、s742 圧力変動イベントは 1 時間 19 分以内に発生しました。 調節弁の振動：衝撃圧力波は衝撃波に応答する前に調節弁を通過します。 流量制御、背圧制御、減圧弁にはすべて応答時間があります。 エネルギーを授受するために、衝撃波を緩衝する脈動コンテナとサージコンテナが設置されています。 パルセーション ダンパーとサージ タンクのサイズを決定するときは、定常状態と最小および最大の圧力波を理解することが重要です。 ガスの充填量とガス量は、エネルギーの変化に対処するのに十分でなければなりません。 気体および液体レベルの計算は、定常状態では 1、過渡圧力イベント中は 1.2 の多変数定数を持つパルセーション ダンパーとバッファー容器を確認するために使用されます。 アクティブ バルブ (開/閉) とチェック バルブ (閉) は、フォーカスを引き起こす標準的な速度変化です。 ポンプの電源がオフになると、チェックバルブの下流に設置されたバッファタンクが膨張速度のためのエネルギーを供給します。 ポンプが曲線から外れて動作する場合は、背圧を発生させる必要があります。 ユーザーが背圧制御バルブからの圧力変動に遭遇した場合、システムは上流にパルセーション ダンパーを設置する必要がある場合があります。 バルブが閉じるのが早すぎる場合は、圧力調整容器のガス量が十分なエネルギーを受け入れることができることを確認してください。 逆止弁のサイズは、正確な閉時間を確保するために、ポンプの流量、圧力、パイプの長さに応じて決定する必要があります。 いくつかのポンプ ユニットには、大きすぎて部分的に開いている逆止弁があり、流れの中で振動するため、過剰な振動が発生する可能性があります。 大規模なプロセス パイプライン ネットワークにおける過圧イベントを解読するには、複数の監視ポイントが必要です。 これは、圧力波の発生源を特定するのに役立ちます。 蒸気圧以下で発生する負の圧力波は困難を伴う場合があります。 ガス圧力の加速と崩壊の二相流は、過渡圧力モニタリングを通じて記録できます。 圧力変動の根本原因を発見するための法医学工学の使用は、一時的な圧力の監視から始まります。