화학 공정 응용 분야: 정상 상태 및 일시적인 압력 문제에 대한 가이드

최대 허용 작동 압력(MAWP)의 10%를 초과하면 사용자가 파열판 또는 압력 릴리프 밸브를 열 수 있습니다. 사용자가 MAWP 근처에서 달리는 경우 펌프 인버터의 변화로 인해 불안정한 흐름 상태와 제어 밸브의 열팽창, 서지 압력, 펌프 시동 압력, 펌프 제어 밸브 폐쇄 압력 및 압력 변동이 발생할 수 있음을 고려하십시오. 첫 번째 단계는 MAWP에 도달한 이벤트 중 최고 압력을 식별하는 것입니다. 사용자가 MAWP를 초과하는 경우 시스템 압력을 초당 200회 모니터링합니다(대부분의 펌프 및 배관 시스템은 초당 1회 모니터링). 표준 프로세스 압력 센서는 배관 시스템을 통해 초당 4,000피트를 통과하는 과도 압력을 기록하지 않습니다. 압력 과도 현상을 기록하기 위해 초당 200회의 속도로 압력을 모니터링하는 경우 데이터 파일의 관리 용이성을 유지하기 위해 안정된 상태에서 실행 평균을 기록하는 시스템을 고려하십시오. 압력 변동이 작을 경우 시스템은 초당 10개의 데이터 포인트의 실행 평균을 기록합니다. 압력을 어디에서 모니터링해야 합니까? 펌프의 상류, 체크 밸브의 상류 및 하류, 제어 밸브의 상류 및 하류를 시작하십시오. 하류의 특정 지점에 압력 모니터링 시스템을 설치하여 파동 속도와 압력파의 시작을 확인합니다. 그림 1은 펌프 토출 압력 시작 서지를 보여줍니다. 배관 시스템은 300파운드(lbs) 미국 국립 표준 협회(ANSI)로 설계되었으며, 최대 허용 압력은 평방인치당 740파운드(psi)이고, 펌프 시동 서지 압력은 800psi를 초과합니다. 그림 2는 체크 밸브를 통한 역류를 보여줍니다. 펌프는 70psi의 압력에서 정상 상태로 작동합니다. 펌프의 전원이 꺼지면 속도 변화로 인해 음의 파동이 생성되고, 이는 다시 양의 파동으로 반사됩니다. 양의 파동이 체크 밸브 디스크에 닿으면 체크 밸브가 여전히 열려 있어 흐름이 역전됩니다. 체크 밸브가 닫히면 또 다른 상류 압력이 발생하고 이어서 음압 파동이 발생합니다. 배관 시스템의 압력은 평방인치당 -10파운드(psig)로 떨어집니다. 이제 압력 과도 현상이 기록되었으므로 다음 단계는 펌핑 및 배관 시스템을 모델링하여 파괴적인 압력을 생성하는 속도 변화를 시뮬레이션하는 것입니다. 서지 모델링 소프트웨어를 사용하면 사용자는 펌프 곡선, 파이프 크기, 높이, 파이프 직경 및 파이프 재질을 입력할 수 있습니다. 시스템의 속도 변화를 일으킬 수 있는 다른 배관 구성 요소는 무엇입니까? 서지 모델링 소프트웨어는 시뮬레이션할 수 있는 일련의 밸브 특성을 제공합니다. 컴퓨터 과도 모델링 소프트웨어를 사용하면 사용자는 단상 흐름을 모델링할 수 있습니다. 애플리케이션에서 일시적인 압력 모니터링을 통해 식별할 수 있는 2상 흐름의 가능성을 고려하십시오. 펌핑 및 배관 시스템에 캐비테이션이 있습니까? 그렇다면 펌프 트립 중 펌프 흡입 압력 또는 펌프 토출 압력으로 인해 발생합니까? 밸브 작동으로 인해 배관 시스템의 속도가 변경됩니다. 밸브를 작동하면 상류 압력이 증가하고 하류 압력이 감소하며 경우에 따라 캐비테이션이 발생합니다. 압력 변동에 대한 간단한 해결책은 밸브를 닫을 때 작동 시간을 줄이는 것입니다. 사용자가 일정한 유량이나 압력을 유지하려고 합니까? 운전자와 압력 트랜스미터 간의 통신 시간으로 인해 시스템이 검색할 수 있습니다. 모든 행동에는 반응이 있으므로 파동 속도를 통해 압력 과도 현상을 이해하려고 노력하십시오. 펌프가 가속되면 압력은 상승하지만 높은 압력파는 음압파로 반사됩니다. 고주파 압력 모니터링을 사용하여 모터 제어 드라이브 및 제어 밸브를 조정합니다. 그림 3은 가변 주파수 드라이브(VFD)에 의해 생성된 불안정한 압력을 보여줍니다. 토출압력은 204psi~60psi 사이에서 변동하였고, 1시간 19분 이내에 s742 압력변동 이벤트가 발생하였습니다. 제어 밸브 진동: 충격파에 반응하기 전에 충격파가 제어 밸브를 통과합니다. 유량 제어, 배압 제어 및 감압 밸브 모두 응답 시간이 있습니다. 에너지를 공급하고 받기 위해 충격파를 완충하는 맥동 및 서지 용기를 설치합니다. 맥동댐퍼와 서지탱크의 크기를 결정할 때에는 정상상태와 최소 및 최대 압력파를 이해하는 것이 중요합니다. 가스 충전량과 가스 부피는 에너지 변화에 대처하기에 충분해야 합니다. 가스 및 액체 레벨 계산은 정상 상태에서 1, 과도 압력 이벤트 동안 1.2의 다변수 상수를 사용하여 맥동 감쇠기와 완충 용기를 확인하는 데 사용됩니다. 활성 밸브(열기/닫기) 및 체크 밸브(닫기)는 초점을 유발하는 속도의 표준 변화입니다. 펌프의 전원이 꺼지면 체크 밸브 하류에 설치된 완충 탱크가 팽창 속도에 필요한 에너지를 제공합니다. 펌프가 곡선을 벗어나면 배압을 생성해야 합니다. 사용자가 배압 제어 밸브에서 압력 변동을 겪는 경우 시스템은 업스트림에 맥동 댐퍼를 설치해야 할 수도 있습니다. 밸브가 너무 빨리 닫히면 압력 조절 용기의 가스량이 충분한 에너지를 수용할 수 있는지 확인하십시오. 체크 밸브의 크기는 정확한 폐쇄 시간을 보장하기 위해 펌프의 유량, 압력 및 파이프 길이에 따라 결정되어야 합니다. 여러 펌프 장치에는 크기가 너무 크고 부분적으로 열려 있으며 흐름 흐름에서 진동하는 체크 밸브가 있어 과도한 진동이 발생할 수 있습니다. 대규모 프로세스 파이프라인 네트워크에서 과압 이벤트를 해독하려면 여러 모니터링 지점이 필요합니다. 이는 압력파의 원인을 결정하는 데 도움이 됩니다. 증기압 이하에서 생성된 음압파는 어려울 수 있습니다. 가스 압력 가속 및 붕괴의 2단계 흐름은 과도 압력 모니터링을 통해 기록될 수 있습니다. 압력 변동의 근본 원인을 발견하기 위한 법의학 엔지니어링의 사용은 일시적인 압력 모니터링에서 시작됩니다.