Aplikácie chemických procesov: sprievodca problémami s ustáleným a prechodným tlakom

Keď sa prekročí 10 % maximálneho povoleného pracovného tlaku (MAWP), používateľ môže otvoriť prietržný kotúč alebo poistný ventil. Ak používateľ beží v blízkosti MAWP, vezmite do úvahy, že v dôsledku zmien v invertore čerpadla, nestabilných prietokových podmienok a tepelnej rozťažnosti riadiaceho ventilu, rázového tlaku, spúšťacieho tlaku čerpadla, uzatváracieho tlaku a tlaku riadiaceho ventilu sa môžu vyskytnúť výkyvy. Prvým krokom je identifikácia maximálneho tlaku počas udalosti, ktorá dosiahla MAWP. Ak používateľ prekročí MAWP, monitorujte tlak v systéme 200-krát za sekundu (veľa čerpadiel a potrubných systémov monitoruje raz za sekundu). Štandardný procesný tlakový senzor nezaznamená prechody tlaku, ktoré prechádzajú potrubným systémom rýchlosťou 4 000 stôp za sekundu. Pri monitorovaní tlaku rýchlosťou 200-krát za sekundu na zaznamenávanie prechodných tlakov zvážte systém, ktorý zaznamenáva priebežný priemer v ustálenom stave, aby sa zachovala spravovateľnosť súboru údajov. Ak je kolísanie tlaku malé, systém zaznamená priebežný priemer 10 údajových bodov za sekundu. Kde treba monitorovať tlak? Začnite pred čerpadlom, pred a za spätným ventilom a pred a za regulačným ventilom. Nainštalujte systém monitorovania tlaku v určitom bode po prúde, aby ste overili rýchlosť vlny a začiatok tlakovej vlny. Na obrázku 1 je znázornený štartovací tlak výtlačného tlaku čerpadla. Potrubný systém je navrhnutý tak, aby mal 300 libier (lb) American National Standards Institute (ANSI), maximálny povolený tlak je 740 libier na štvorcový palec (psi) a rázový tlak pri spustení čerpadla presahuje 800 psi. Obrázok 2 znázorňuje spätný tok cez spätný ventil. Čerpadlo pracuje v ustálenom stave pri tlaku 70 psi. Keď je čerpadlo vypnuté, zmena rýchlosti vytvorí negatívnu vlnu, ktorá sa potom odráža späť na pozitívnu vlnu. Keď kladná vlna zasiahne kotúč spätného ventilu, spätný ventil je stále otvorený, čo spôsobí obrátenie toku. Keď je spätný ventil zatvorený, dôjde k ďalšiemu tlaku pred prúdom a potom k podtlakovej vlne. Tlak v potrubnom systéme klesne na -10 libier na štvorcový palec (psig). Teraz, keď boli zaznamenané tlakové prechody, ďalším krokom je modelovanie čerpacích a potrubných systémov na simuláciu zmien rýchlosti, ktoré vytvárajú deštruktívne tlaky. Softvér na modelovanie rázov umožňuje používateľom zadať krivku čerpadla, veľkosť potrubia, nadmorskú výšku, priemer potrubia a materiál potrubia. Aké ďalšie komponenty potrubia môžu spôsobiť zmeny rýchlosti v systéme? Softvér na modelovanie prepätia poskytuje sériu charakteristík ventilov, ktoré je možné simulovať. Počítačový softvér na modelovanie prechodných javov umožňuje používateľom modelovať jednofázové prúdenie. Zvážte možnosť dvojfázového toku, ktorý možno identifikovať prechodným monitorovaním tlaku v aplikácii. Je v čerpacom a potrubnom systéme kavitácia? Ak áno, je to spôsobené sacím tlakom čerpadla alebo tlakom na výtlaku čerpadla počas vypnutia čerpadla? Prevádzka ventilu spôsobí zmenu rýchlosti v potrubnom systéme. Pri prevádzke ventilu sa tlak na vstupe zvýši, tlak za ventilom sa zníži a v niektorých prípadoch dôjde ku kavitácii. Jednoduchým riešením kolísania tlaku môže byť spomalenie prevádzkového času pri zatváraní ventilu. Snaží sa používateľ udržiavať konštantný prietok alebo tlak? Komunikačný čas medzi vodičom a vysielačom tlaku môže spôsobiť vyhľadávanie systému. Pre každú akciu dôjde k reakcii, takže sa snažte pochopiť prechodné tlaky prostredníctvom rýchlosti vĺn. Keď sa čerpadlo zrýchli, tlak stúpne, ale vlna vysokého tlaku sa odrazí späť ako podtlaková vlna. Použite vysokofrekvenčné monitorovanie tlaku na nastavenie riadiacich pohonov motora a regulačných ventilov. Obrázok 3 zobrazuje nestabilný tlak generovaný frekvenčným meničom (VFD). Výtlačný tlak kolísal medzi 204 psi a 60 psi a udalosť kolísania tlaku s742 nastala v priebehu 1 hodiny a 19 minút. Oscilácia riadiaceho ventilu: Rázová tlaková vlna prechádza cez riadiaci ventil pred reakciou na rázovú vlnu. Riadenie prietoku, riadenie spätného tlaku a redukčný ventil majú čas odozvy. Za účelom poskytovania a prijímania energie sú inštalované pulzačné a nárazové kontajnery na tlmenie rázových vĺn. Pri určovaní veľkosti tlmiča pulzácií a vyrovnávacej nádrže je dôležité pochopiť ustálený stav a minimálne a maximálne tlakové vlny. Náplň plynu a objem plynu musia byť dostatočné na to, aby sa vyrovnali s energetickými zmenami. Výpočty hladiny plynu a kvapalín sa používajú na potvrdenie tlmičov pulzácií a vyrovnávacích nádob s viacpremennými konštantami 1 v rovnovážnom stave a 1,2 počas prechodných tlakových udalostí. Aktívne ventily (otvoriť/zatvoriť) a spätné ventily (zatvoriť) sú štandardné zmeny rýchlosti, ktoré spôsobujú zaostrenie. Keď je čerpadlo vypnuté, vyrovnávacia nádrž inštalovaná za spätným ventilom poskytne energiu pre rýchlosť nafukovania. Ak čerpadlo beží mimo krivky, je potrebné vytvoriť protitlak. Ak sa používateľ stretne s kolísaním tlaku z protitlakového regulačného ventilu, môže byť potrebné, aby systém pred ním nainštaloval tlmič pulzácií. Ak sa ventil zatvára príliš rýchlo, uistite sa, že objem plynu v nádobe na reguláciu tlaku dokáže prijať dostatok energie. Veľkosť spätného ventilu by sa mala určiť podľa prietoku, tlaku a dĺžky potrubia čerpadla, aby sa zabezpečil správny čas zatvárania. Niekoľko čerpacích jednotiek má spätné ventily, ktoré sú predimenzované, čiastočne otvorené a oscilujú v prúde, čo môže spôsobiť nadmerné vibrácie. Dešifrovanie udalostí pretlaku vo veľkých procesných potrubných sieťach vyžaduje viacero monitorovacích bodov. To pomôže určiť zdroj tlakovej vlny. Podtlaková vlna generovaná pod tlakom pár môže byť náročná. Dvojfázový tok zrýchlenia a kolapsu tlaku plynu možno zaznamenať prostredníctvom monitorovania prechodného tlaku. Použitie súdneho inžinierstva na odhalenie základnej príčiny kolísania tlaku začína prechodným monitorovaním tlaku.