Ứng dụng quy trình hóa học: hướng dẫn về các vấn đề áp suất ở trạng thái ổn định và nhất thời

Khi vượt quá 10% áp suất làm việc tối đa cho phép (MAWP), người dùng có thể mở đĩa vỡ hoặc van giảm áp. Nếu người dùng đang chạy gần MAWP, vui lòng lưu ý rằng do những thay đổi trong biến tần bơm, điều kiện dòng chảy không ổn định và sự giãn nở nhiệt của van điều khiển, áp suất tăng, áp suất khởi động bơm, áp suất đóng van điều khiển bơm và dao động áp suất có thể xảy ra. Bước đầu tiên là xác định áp suất cực đại trong sự kiện đạt đến MAWP. Nếu người dùng vượt quá MAWP, hãy giám sát áp suất hệ thống 200 lần mỗi giây (nhiều máy bơm và hệ thống đường ống giám sát một lần mỗi giây). Cảm biến áp suất quy trình tiêu chuẩn sẽ không ghi lại các áp suất chuyển tiếp vượt qua 4.000 feet mỗi giây qua hệ thống đường ống. Khi theo dõi áp suất ở tốc độ 200 lần mỗi giây để ghi lại các chuyển tiếp áp suất, hãy xem xét một hệ thống ghi lại mức trung bình đang chạy ở trạng thái ổn định để duy trì khả năng quản lý của tệp dữ liệu. Nếu dao động áp suất nhỏ, hệ thống sẽ ghi lại mức trung bình 10 điểm dữ liệu mỗi giây. Nên theo dõi áp suất ở đâu? Bắt đầu ngược dòng của máy bơm, ngược dòng và xuôi dòng của van một chiều, và ngược dòng và xuôi dòng của van điều khiển. Lắp đặt hệ thống giám sát áp suất tại một điểm nhất định ở hạ lưu để xác minh tốc độ sóng và thời điểm bắt đầu sóng áp lực. Hình 1 cho thấy áp suất xả của bơm bắt đầu tăng vọt. Hệ thống đường ống được thiết kế ở mức 300 pound (lbs) Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (ANSI), áp suất tối đa cho phép là 740 pound mỗi inch vuông (psi) và áp suất tăng vọt khi khởi động máy bơm vượt quá 800 psi. Hình 2 cho thấy dòng chảy ngược qua van kiểm tra. Máy bơm hoạt động ở trạng thái ổn định ở áp suất 70 psi. Khi tắt máy bơm, sự thay đổi tốc độ sẽ tạo ra sóng âm, sau đó phản xạ trở lại sóng dương. Khi sóng dương chạm vào đĩa van một chiều thì van một chiều vẫn mở khiến dòng chảy chảy ngược. Khi van một chiều đóng lại, có một áp suất ngược dòng khác và sau đó là sóng áp suất âm. Áp suất trong hệ thống đường ống giảm xuống -10 pound trên mỗi inch vuông (psig). Bây giờ, sự thay đổi áp suất đã được ghi lại, bước tiếp theo là mô hình hóa hệ thống bơm và đường ống để mô phỏng những thay đổi tốc độ tạo ra áp suất phá hủy. Phần mềm lập mô hình xung cho phép người dùng nhập đường cong bơm, kích thước ống, độ cao, đường kính ống và vật liệu ống. Những thành phần đường ống nào khác có thể tạo ra sự thay đổi tốc độ trong hệ thống? Phần mềm mô hình xung điện cung cấp một loạt các đặc tính của van có thể được mô phỏng. Phần mềm mô hình nhất thời trên máy tính cho phép người dùng mô hình hóa dòng chảy một pha. Xem xét khả năng dòng chảy hai pha có thể được xác định bằng cách theo dõi áp suất nhất thời trong ứng dụng. Có hiện tượng xâm thực trong hệ thống bơm và đường ống không? Nếu có, nguyên nhân có phải là do áp suất hút của bơm hoặc áp suất xả của bơm trong chuyến đi của bơm không? Hoạt động của van sẽ khiến vận tốc trong hệ thống đường ống thay đổi. Khi vận hành van, áp suất ngược dòng sẽ tăng lên, áp suất xuôi dòng sẽ giảm và trong một số trường hợp sẽ xảy ra hiện tượng xâm thực. Một giải pháp đơn giản cho sự dao động áp suất có thể là làm chậm thời gian vận hành khi đóng van. Người dùng có đang cố gắng duy trì tốc độ dòng chảy hoặc áp suất không đổi không? Thời gian liên lạc giữa bộ điều khiển và bộ truyền áp suất có thể khiến hệ thống phải tìm kiếm. Đối với mỗi hành động, sẽ có một phản ứng, vì vậy hãy cố gắng hiểu sự chuyển tiếp áp suất thông qua tốc độ sóng. Khi máy bơm tăng tốc, áp suất sẽ tăng lên nhưng sóng áp suất cao sẽ bị phản xạ trở lại dưới dạng sóng áp suất âm. Sử dụng giám sát áp suất tần số cao để điều chỉnh bộ truyền động điều khiển động cơ và van điều khiển. Hình 3 cho thấy áp suất không ổn định được tạo ra bởi bộ điều khiển tần số thay đổi (VFD). Áp suất xả dao động trong khoảng từ 204 psi đến 60 psi và sự kiện dao động áp suất s742 xảy ra trong vòng 1 giờ 19 phút. Dao động van điều khiển: Sóng áp suất xung kích đi qua van điều khiển trước khi phản ứng với sóng xung kích. Kiểm soát dòng chảy, kiểm soát áp suất ngược và van giảm áp đều có thời gian đáp ứng. Để cung cấp và nhận năng lượng, các thùng chứa xung và xung điện được lắp đặt để đệm sóng xung kích. Khi xác định kích thước của van điều tiết xung và bình tăng áp, điều quan trọng là phải hiểu trạng thái ổn định cũng như sóng áp suất tối thiểu và tối đa. Lượng khí nạp và thể tích khí phải đủ để đối phó với sự thay đổi năng lượng. Tính toán mức khí và chất lỏng được sử dụng để xác nhận các bộ giảm chấn xung và bình đệm có hằng số đa biến là 1 ở trạng thái ổn định và 1,2 trong các sự kiện áp suất nhất thời. Van chủ động (mở/đóng) và van kiểm tra (đóng) là những thay đổi tiêu chuẩn về tốc độ gây ra sự tập trung. Khi tắt nguồn máy bơm, một bể đệm được lắp ở phía sau van một chiều sẽ cung cấp năng lượng cho tốc độ bơm hơi. Nếu máy bơm chạy lệch khỏi đường cong thì cần phải tạo ra áp suất ngược. Nếu người dùng gặp phải sự dao động áp suất từ ​​van điều khiển áp suất ngược, hệ thống có thể cần phải lắp đặt một bộ giảm chấn xung ở thượng nguồn. Nếu van đóng quá nhanh, hãy đảm bảo rằng thể tích khí của bình điều áp có thể tiếp nhận đủ năng lượng. Kích thước của van một chiều phải được xác định theo tốc độ dòng chảy, áp suất và chiều dài đường ống của máy bơm để đảm bảo thời gian đóng chính xác. Một số bộ phận bơm có van một chiều quá khổ, mở một phần và dao động trong dòng chảy, điều này có thể gây rung động quá mức. Việc giải mã các sự kiện quá áp trong mạng lưới đường ống quy trình lớn đòi hỏi nhiều điểm giám sát. Điều này sẽ giúp xác định nguồn gốc của sóng áp suất. Sóng áp suất âm được tạo ra dưới áp suất hơi có thể là thách thức. Dòng hai pha tăng tốc và giảm áp suất khí có thể được ghi lại thông qua giám sát áp suất nhất thời. Việc sử dụng kỹ thuật pháp y để khám phá nguyên nhân gốc rễ của biến động áp suất bắt đầu bằng việc theo dõi áp suất nhất thời.