सील चयन संबंधी विचार - उच्च दबाव वाले दोहरे यांत्रिक सीलों की स्थापना

व्यवस्था 3 में यांत्रिक सील हैंदोहरी सीलजहां सीलों के बीच अवरोधक द्रव गुहा को सील कक्ष के दबाव से अधिक दबाव पर बनाए रखा जाता है। समय के साथ, उद्योग ने इन सीलों के लिए आवश्यक उच्च-दबाव वातावरण बनाने के लिए कई रणनीतियाँ विकसित की हैं। ये रणनीतियाँ यांत्रिक सील की पाइपिंग योजनाओं में शामिल हैं। हालांकि इनमें से कई योजनाएँ समान कार्य करती हैं, लेकिन प्रत्येक की परिचालन विशेषताएँ बहुत भिन्न हो सकती हैं और सीलिंग प्रणाली के सभी पहलुओं को प्रभावित करेंगी।

एपीआई 682 द्वारा परिभाषित पाइपिंग प्लान 53बी एक ऐसा पाइपिंग प्लान है जो नाइट्रोजन से भरे ब्लैडर एक्यूमुलेटर का उपयोग करके बैरियर फ्लूइड को दबावयुक्त बनाता है। दबावयुक्त ब्लैडर सीधे बैरियर फ्लूइड पर कार्य करता है, जिससे संपूर्ण सीलिंग सिस्टम दबावयुक्त हो जाता है। ब्लैडर दबावयुक्त गैस और बैरियर फ्लूइड के बीच सीधे संपर्क को रोकता है, जिससे फ्लूइड में गैस का अवशोषण नहीं होता है। यह पाइपिंग प्लान 53बी को पाइपिंग प्लान 53ए की तुलना में उच्च दबाव वाले अनुप्रयोगों में उपयोग करने की अनुमति देता है। एक्यूमुलेटर की आत्मनिर्भर प्रकृति निरंतर नाइट्रोजन आपूर्ति की आवश्यकता को भी समाप्त कर देती है, जिससे यह सिस्टम दूरस्थ प्रतिष्ठानों के लिए आदर्श बन जाता है।

हालांकि, ब्लैडर एक्यूमुलेटर के लाभ सिस्टम की कुछ परिचालन विशेषताओं से प्रभावित होते हैं। पाइपिंग प्लान 53B का दबाव सीधे ब्लैडर में गैस के दबाव से निर्धारित होता है। कई कारकों के कारण यह दबाव काफी हद तक बदल सकता है।

संचायक में मौजूद ब्लैडर को सिस्टम में अवरोधक द्रव डालने से पहले प्री-चार्ज करना आवश्यक है। यह सिस्टम के संचालन की सभी भावी गणनाओं और व्याख्याओं का आधार बनता है। वास्तविक प्री-चार्ज दबाव सिस्टम के परिचालन दबाव और संचायक में अवरोधक द्रव की सुरक्षा मात्रा पर निर्भर करता है। प्री-चार्ज दबाव ब्लैडर में गैस के तापमान पर भी निर्भर करता है। ध्यान दें: प्री-चार्ज दबाव केवल सिस्टम के प्रारंभिक चालू होने के समय ही निर्धारित किया जाता है और वास्तविक संचालन के दौरान इसे समायोजित नहीं किया जाएगा।

ब्लैडर में गैस का दबाव गैस के तापमान के आधार पर बदलता रहता है। अधिकतर मामलों में, गैस का तापमान इंस्टॉलेशन स्थल के परिवेश तापमान के अनुरूप होता है। जिन क्षेत्रों में तापमान में दैनिक और मौसमी परिवर्तन अधिक होते हैं, वहां सिस्टम के दबाव में भारी उतार-चढ़ाव देखने को मिलता है।

बाधा द्रव खपतसंचालन के दौरान, सामान्य रिसाव के कारण यांत्रिक सील अवरोधक द्रव का उपभोग करती हैं। इस अवरोधक द्रव की भरपाई संचायक में मौजूद द्रव द्वारा की जाती है, जिसके परिणामस्वरूप मूत्राशय में गैस का विस्तार होता है और सिस्टम का दबाव कम हो जाता है। ये परिवर्तन संचायक के आकार, सील रिसाव दर और सिस्टम के लिए वांछित रखरखाव अंतराल (जैसे, 28 दिन) पर निर्भर करते हैं।

सिस्टम के दबाव में होने वाला परिवर्तन ही अंतिम उपयोगकर्ता द्वारा सील के प्रदर्शन को ट्रैक करने का मुख्य तरीका है। दबाव का उपयोग रखरखाव संबंधी अलार्म उत्पन्न करने और सील की खराबी का पता लगाने के लिए भी किया जाता है। हालांकि, सिस्टम के संचालन के दौरान दबाव लगातार बदलता रहता है। उपयोगकर्ता को प्लान 53B सिस्टम में दबाव कैसे सेट करना चाहिए? बैरियर फ्लूइड कब डालना आवश्यक होता है? कितना फ्लूइड डालना चाहिए?

प्लान 53B सिस्टम के लिए इंजीनियरिंग गणनाओं का पहला व्यापक रूप से प्रकाशित सेट API 682 के चौथे संस्करण में प्रकाशित हुआ था। अनुलग्नक F इस पाइपिंग प्लान के लिए दबाव और आयतन निर्धारित करने के चरण-दर-चरण निर्देश प्रदान करता है। API 682 की सबसे उपयोगी आवश्यकताओं में से एक ब्लैडर एक्यूमुलेटर के लिए एक मानक नेमप्लेट का निर्माण है (API 682 चौथा संस्करण, तालिका 10)। इस नेमप्लेट में एक तालिका होती है जो अनुप्रयोग स्थल पर परिवेशी तापमान की विभिन्न स्थितियों के लिए सिस्टम के प्री-चार्ज, रिफिल और अलार्म दबावों को दर्शाती है। ध्यान दें: मानक में दी गई तालिका केवल एक उदाहरण है और विशिष्ट क्षेत्र अनुप्रयोग में लागू होने पर वास्तविक मानों में काफी परिवर्तन होगा।

चित्र 2 की मूलभूत मान्यताओं में से एक यह है कि पाइपिंग प्लान 53B निरंतर और प्रारंभिक प्री-चार्ज दबाव में परिवर्तन किए बिना संचालित होने की उम्मीद है। एक और मान्यता यह है कि सिस्टम थोड़े समय में परिवेश के तापमान की पूरी सीमा के संपर्क में आ सकता है। सिस्टम डिज़ाइन में इन बातों का महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है और इसके लिए सिस्टम को अन्य दोहरी सील पाइपिंग योजनाओं की तुलना में अधिक दबाव पर संचालित करना आवश्यक है।

चित्र 2 को संदर्भ मानते हुए, उदाहरण के तौर पर दिए गए एप्लिकेशन को ऐसे स्थान पर स्थापित किया गया है जहाँ परिवेश का तापमान -17°C (1°F) और 70°C (158°F) के बीच है। इस सीमा का ऊपरी सिरा अवास्तविक रूप से उच्च प्रतीत होता है, लेकिन इसमें सूर्य की सीधी धूप में रखे गए बैटरी के सौर तापन का प्रभाव भी शामिल है। तालिका की पंक्तियाँ उच्चतम और निम्नतम मानों के बीच के तापमान अंतराल को दर्शाती हैं।

जब अंतिम उपयोगकर्ता सिस्टम का संचालन कर रहा होता है, तो वह वर्तमान परिवेश तापमान पर पुनःपूर्ति दबाव तक पहुँचने तक बैरियर द्रव का दबाव बढ़ाता है। अलार्म दबाव वह दबाव है जो यह दर्शाता है कि अंतिम उपयोगकर्ता को अतिरिक्त बैरियर द्रव डालने की आवश्यकता है। 25°C (77°F) पर, ऑपरेटर संचायक को 30.3 बार (440 PSIG) तक प्री-चार्ज करेगा, अलार्म 30.7 बार (445 PSIG) पर सेट होगा, और ऑपरेटर दबाव 37.9 बार (550 PSIG) तक पहुँचने तक बैरियर द्रव डालेगा। यदि परिवेश तापमान घटकर 0°C (32°F) हो जाता है, तो अलार्म दबाव घटकर 28.1 बार (408 PSIG) और पुनःपूर्ति दबाव 34.7 बार (504 PSIG) हो जाएगा।

इस स्थिति में, अलार्म और रीफिल दोनों का दबाव परिवेश के तापमान के अनुसार बदलता रहता है। इस प्रक्रिया को अक्सर फ्लोटिंग-फ्लोटिंग रणनीति कहा जाता है। अलार्म और रीफिल दोनों ही "फ्लोट" करते हैं। इससे सीलिंग सिस्टम के लिए न्यूनतम परिचालन दबाव प्राप्त होता है। हालांकि, इससे अंतिम उपयोगकर्ता पर दो विशिष्ट आवश्यकताएं आ जाती हैं: सही अलार्म दबाव और रीफिल दबाव का निर्धारण करना। सिस्टम का अलार्म दबाव तापमान पर निर्भर करता है और इस संबंध को अंतिम उपयोगकर्ता के DCS सिस्टम में प्रोग्राम किया जाना चाहिए। रीफिल दबाव भी परिवेश के तापमान पर निर्भर करेगा, इसलिए ऑपरेटर को वर्तमान परिस्थितियों के लिए सही दबाव जानने के लिए नेमप्लेट देखना होगा।

कुछ अंतिम उपयोगकर्ता सरल दृष्टिकोण की मांग करते हैं और ऐसी रणनीति चाहते हैं जिसमें अलार्म दबाव और रिफिल दबाव दोनों स्थिर (या निश्चित) हों और परिवेश के तापमान से स्वतंत्र हों। निश्चित-निश्चित रणनीति अंतिम उपयोगकर्ता को सिस्टम को रिफिल करने के लिए केवल एक दबाव और सिस्टम को अलार्म देने के लिए केवल एक मान प्रदान करती है। दुर्भाग्य से, इस स्थिति में यह मान लेना आवश्यक है कि तापमान अधिकतम मान पर है, क्योंकि गणनाएँ परिवेश के तापमान में अधिकतम से न्यूनतम तक की गिरावट को ध्यान में रखती हैं। इसके परिणामस्वरूप सिस्टम उच्च दबाव पर संचालित होता है। कुछ अनुप्रयोगों में, निश्चित-निश्चित रणनीति का उपयोग करने से उच्च दबावों को संभालने के लिए सील डिज़ाइन या अन्य सिस्टम घटकों के MAWP रेटिंग में परिवर्तन हो सकते हैं।

अन्य उपयोगकर्ता एक निश्चित अलार्म दबाव और परिवर्तनशील रिफिल दबाव के साथ हाइब्रिड दृष्टिकोण अपनाएंगे। इससे ऑपरेटिंग दबाव कम हो सकता है और अलार्म सेटिंग्स सरल हो सकती हैं। सही अलार्म रणनीति का निर्णय अनुप्रयोग की स्थिति, परिवेश तापमान सीमा और उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं पर विचार करने के बाद ही लिया जाना चाहिए।

पाइपिंग प्लान 53B के डिज़ाइन में कुछ संशोधन किए गए हैं जो इनमें से कुछ चुनौतियों को कम करने में सहायक हो सकते हैं। सौर विकिरण से होने वाली ऊष्मा डिज़ाइन गणनाओं के लिए संचायक के अधिकतम तापमान को काफी बढ़ा सकती है। संचायक को छाया में रखने या उसके लिए सूर्य-रोधी आवरण बनाने से सौर ऊष्मा को समाप्त किया जा सकता है और गणनाओं में अधिकतम तापमान को कम किया जा सकता है।

ऊपर दिए गए विवरणों में, परिवेश तापमान शब्द का प्रयोग ब्लैडर में गैस के तापमान को दर्शाने के लिए किया गया है। स्थिर या धीरे-धीरे बदलते परिवेश तापमान की स्थितियों में, यह एक उचित धारणा है। यदि दिन और रात के बीच परिवेश तापमान में बड़े उतार-चढ़ाव होते हैं, तो संचायक को इन्सुलेट करने से ब्लैडर के प्रभावी तापमान में होने वाले उतार-चढ़ाव को कम किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप अधिक स्थिर परिचालन तापमान प्राप्त होता है।

इस पद्धति को ऊष्मा अनुरेखण और संचायक पर इन्सुलेशन के उपयोग तक बढ़ाया जा सकता है। जब इसे सही ढंग से लागू किया जाता है, तो संचायक परिवेश के तापमान में दैनिक या मौसमी परिवर्तनों की परवाह किए बिना एक ही तापमान पर कार्य करेगा। तापमान में भारी उतार-चढ़ाव वाले क्षेत्रों में विचार करने योग्य यह शायद सबसे महत्वपूर्ण डिजाइन विकल्प है। इस पद्धति का व्यापक रूप से उपयोग किया जा चुका है और इसने प्लान 53बी को उन स्थानों पर भी उपयोग करने की अनुमति दी है जहाँ ऊष्मा अनुरेखण संभव नहीं होता।

जो अंतिम उपयोगकर्ता पाइपिंग प्लान 53B का उपयोग करने पर विचार कर रहे हैं, उन्हें यह ध्यान रखना चाहिए कि यह पाइपिंग प्लान केवल पाइपिंग प्लान 53A का संशोधित रूप नहीं है। प्लान 53B के सिस्टम डिज़ाइन, कमीशनिंग, संचालन और रखरखाव का लगभग हर पहलू इस पाइपिंग प्लान के लिए विशिष्ट है। अंतिम उपयोगकर्ताओं को होने वाली अधिकांश परेशानियाँ सिस्टम की अपर्याप्त समझ के कारण होती हैं। सील निर्माता (OEM) किसी विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए अधिक विस्तृत विश्लेषण तैयार कर सकते हैं और अंतिम उपयोगकर्ता को इस सिस्टम को सही ढंग से निर्दिष्ट करने और संचालित करने में मदद करने के लिए आवश्यक पृष्ठभूमि प्रदान कर सकते हैं।