सील चयन संबंधी विचार - उच्च दबाव वाली दोहरी यांत्रिक सील स्थापित करना

व्यवस्था 3 यांत्रिक मुहरें हैंदोहरी मुहरेंजहाँ सीलों के बीच अवरोध 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 हेतु कई रणनीतियाँ विकसित की हैं। ये रणनीतियाँ यांत्रिक सील की पाइपिंग योजनाओं में समाहित हैं। हालाँकि इनमें से कई योजनाएँ समान कार्य करती हैं, फिर भी प्रत्येक की परिचालन विशेषताएँ बहुत भिन्न हो सकती हैं और सीलिंग प्रणाली के सभी पहलुओं को प्रभावित कर सकती हैं।

एपीआई 682 द्वारा परिभाषित पाइपिंग प्लान 53B, एक पाइपिंग प्लान है जो नाइट्रोजन-आवेशित ब्लैडर संचायक द्वारा अवरोधक द्रव पर दबाव डालता है। दबावयुक्त ब्लैडर अवरोधक द्रव पर सीधे कार्य करता है, जिससे संपूर्ण सीलिंग प्रणाली पर दबाव पड़ता है। ब्लैडर दबाव गैस और अवरोधक द्रव के बीच सीधे संपर्क को रोकता है जिससे द्रव में गैस का अवशोषण नहीं होता। इससे पाइपिंग प्लान 53B का उपयोग पाइपिंग प्लान 53A की तुलना में उच्च दाब वाले अनुप्रयोगों में किया जा सकता है। संचायक की आत्मनिर्भर प्रकृति निरंतर नाइट्रोजन आपूर्ति की आवश्यकता को भी समाप्त करती है, जो इस प्रणाली को दूरस्थ प्रतिष्ठानों के लिए आदर्श बनाती है।

हालाँकि, ब्लैडर संचायक के लाभ, सिस्टम की कुछ परिचालन विशेषताओं के कारण कम हो जाते हैं। पाइपिंग प्लान 53B का दबाव सीधे ब्लैडर में गैस के दबाव से निर्धारित होता है। यह दबाव कई कारकों के कारण नाटकीय रूप से बदल सकता है।

सिस्टम में बैरियर द्रव डालने से पहले संचायक में ब्लैडर को पूर्व-आवेशित किया जाना चाहिए। यह सिस्टम के संचालन की सभी भविष्य की गणनाओं और व्याख्याओं का आधार बनता है। वास्तविक पूर्व-आवेश दाब सिस्टम के संचालन दाब और संचायकों में बैरियर द्रव के सुरक्षा आयतन पर निर्भर करता है। पूर्व-आवेश दाब ब्लैडर में गैस के तापमान पर भी निर्भर करता है। ध्यान दें: पूर्व-आवेश दाब केवल सिस्टम के प्रारंभिक कमीशनिंग 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 रहेगा। ज़्यादातर मामलों में, गैस का तापमान स्थापना स्थल पर परिवेश के तापमान के अनुसार बदलता रहेगा। उन क्षेत्रों में जहाँ तापमान में बड़े दैनिक और मौसमी परिवर्तन होते हैं, सिस्टम के दबाव में बड़े उतार-चढ़ाव देखे जाएँगे।

बाधा द्रव सेवनसंचालन के दौरान, यांत्रिक सील सामान्य सील रिसाव के माध्यम से अवरोधक द्रव का उपभोग करेंगी। इस अवरोधक द्रव की पूर्ति संचायक में मौजूद द्रव द्वारा की जाती है, जिसके परिणामस्वरूप ब्लैडर में गैस का विस्तार होता है और सिस्टम का दबाव कम होता 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 बदलाव, अंतिम उपयोगकर्ता द्वारा सील के प्रदर्शन पर नज़र रखने का प्राथमिक तरीका है। दबाव का उपयोग रखरखाव अलार्म बनाने और सील की खराबी का पता लगाने के लिए भी किया जाता है। हालाँकि, सिस्टम के चालू रहने के दौरान दबाव लगातार बदलता रहेगा। उपयोगकर्ता को प्लान 53B सिस्टम में दबाव कैसे सेट करना चाहिए? बैरियर द्रव डालना कब आवश्यक है? कितना द्रव डालना चाहिए?

प्लान 53B प्रणालियों के लिए इंजीनियरिंग गणनाओं का पहला व्यापक रूप से प्रकाशित सेट API 682 के चौथे संस्करण में प्रकाशित हुआ था। अनुलग्नक F इस पाइपिंग योजना 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 संचायकों के लिए एक मानक नामपट्टिका का निर्माण है (API 682 चौथा संस्करण, तालिका 10)। इस नामपट्टिका में एक तालिका है जो अनुप्रयोग स्थल पर परिवेशी तापमान स्थितियों की सीमा के अनुसार प्रणाली के लिए पूर्व-आवेश, पुनःभरण और अलार्म दबावों को दर्शाती है। ध्यान दें: मानक में दी गई तालिका केवल एक उदाहरण है और किसी विशिष्ट क्षेत्र अनुप्रयोग पर लागू होने पर वास्तविक मानों में उल्लेखनीय परिवर्तन होगा।

चित्र 2 की एक मूल धारणा यह है कि पाइपिंग योजना 53B से निरंतर और प्रारंभिक प्री-चार्ज दाब में कोई बदलाव किए बिना संचालित होने की अपेक्षा की जाती है। एक धारणा यह भी है कि सिस्टम को थोड़े समय के लिए पूरे परिवेशी तापमान पर रखा जा सकता है। सिस्टम डिज़ाइन में इनके महत्वपूर्ण निहितार्थ हैं और इसके लिए आवश्यक है कि सिस्टम को अन्य दोहरी सील पाइपिंग योजनाओं की तुलना में अधिक दाब पर संचालित किया जाए।

चित्र 2 को संदर्भ के रूप में लेते हुए, उदाहरण अनुप्रयोग 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 छोर अवास्तविक रूप से अधिक प्रतीत होता है, लेकिन इसमें प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने वाले संचायक के सौर तापन के प्रभाव भी शामिल हैं। तालिका की पंक्तियाँ उच्चतम और निम्नतम मानों के बीच के तापमान अंतरालों को दर्शाती हैं।

जब अंतिम उपयोगकर्ता सिस्टम का संचालन कर रहा होता है, तो वह वर्तमान परिवेशी तापमान पर रिफ़िल दबाव तक पहुँचने तक बैरियर द्रव का दबाव बढ़ाता रहेगा। अलार्म दबाव वह दबाव है जो इंगित करता है कि अंतिम उपयोगकर्ता को अतिरिक्त बैरियर द्रव जोड़ने की आवश्यकता है। 25°C (77°F) पर, ऑपरेटर संचायक को 30.3 बार (440 PSIG) पर प्री-चार्ज करेगा, अलार्म 30.7 बार (445 PSIG) पर सेट होगा, और ऑपरेटर तब तक बैरियर द्रव जोड़ता रहेगा जब तक दबाव 37.9 बार (550 PSIG) तक नहीं पहुँच जाता। यदि परिवेशी तापमान 0°C (32°F) तक कम हो जाता है, तो अलार्म दबाव 28.1 बार (408 PSIG) और रिफ़िल दबाव 34.7 बार (504 PSIG) तक गिर जाएगा।

इस परिदृश्य में, अलार्म और रिफ़िल दबाव, दोनों परिवेश के तापमान के अनुसार बदलते हैं या तैरते रहते हैं। इस दृष्टिकोण को अक्सर फ़्लोटिंग-फ़्लोटिंग रणनीति कहा जाता है। अलार्म और रिफ़िल दोनों "फ़्लोट" करते हैं। इसके परिणामस्वरूप सीलिंग सिस्टम के लिए सबसे कम परिचालन दबाव प्राप्त होता है। हालाँकि, इससे अंतिम उपयोगकर्ता पर दो विशिष्ट आवश्यकताएँ आती हैं: सही अलार्म दबाव और रिफ़िल दबाव का निर्धारण। सिस्टम के लिए अलार्म दबाव तापमान पर निर्भर करता है और इस संबंध को अंतिम उपयोगकर्ता के DCS सिस्टम में प्रोग्राम किया जाना चाहिए। रिफ़िल दबाव परिवेश के तापमान पर भी निर्भर करेगा, इसलिए ऑपरेटर को वर्तमान परिस्थितियों के लिए सही दबाव जानने के लिए नेमप्लेट देखनी होगी।

कुछ अंतिम उपयोगकर्ता एक सरल दृष्टिकोण की मांग करते हैं और एक ऐसी रणनीति चाहते हैं जिसमें अलार्म दबाव और पुनःभरण दबाव दोनों स्थिर (या निश्चित) हों और परिवेश के तापमान से स्वतंत्र हों। निश्चित-निश्चित रणनीति अंतिम उपयोगकर्ता को सिस्टम को पुनःभरण के लिए केवल एक दबाव और सिस्टम को अलार्म करने 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 के अधिकतम से न्यूनतम तापमान तक गिरने की भरपाई करती हैं। इसके परिणामस्वरूप सिस्टम उच्च दबावों पर संचालित होता है। कुछ अनुप्रयोगों में, निश्चित-निश्चित रणनीति का उपयोग करने से सील डिज़ाइन या अन्य सिस्टम घटकों के लिए MAWP रेटिंग में परिवर्तन हो सकता है ताकि बढ़े हुए दबावों को संभाला जा सके।

अन्य अंतिम उपयोगकर्ता एक निश्चित अलार्म दबाव और फ्लोटिंग रिफ़िल दबाव के साथ एक संकर दृष्टिकोण अपनाएँगे। इससे अलार्म सेटिंग्स को सरल बनाते हुए परिचालन दबाव कम किया जा सकता है। सही अलार्म रणनीति का निर्णय केवल अनुप्रयोग की स्थिति, परिवेश के तापमान की सीमा और अंतिम उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं को ध्यान में रखकर ही किया जाना चाहिए।

पाइपिंग प्लान 53B के डिज़ाइन में कुछ संशोधन किए गए हैं जो इन चुनौतियों को कम करने में मदद कर सकते हैं। सौर विकिरण से उत्पन्न तापन, डिज़ाइन गणनाओं के लिए संचायक के अधिकतम तापमान को काफ़ी बढ़ा सकता है। संचायक को छाया में रखने या उसके लिए सूर्य-रोधी ढाल बनाने से सौर तापन को रोका जा सकता है और गणनाओं में अधिकतम तापमान को कम किया जा सकता है।

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

इस दृष्टिकोण को संचायक पर ऊष्मा अनुरेखण और इन्सुलेशन के उपयोग तक बढ़ाया जा सकता है। जब इसे ठीक 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। बड़े तापमान परिवर्तन वाले क्षेत्रों में विचार करने के लिए यह शायद सबसे महत्वपूर्ण एकल डिज़ाइन विकल्प है। इस दृष्टिकोण का क्षेत्र में एक बड़ा स्थापित आधार है और इसने योजना 53B को उन स्थानों पर उपयोग करने की अनुमति दी है जहाँ ऊष्मा अनुरेखण के साथ संभव नहीं होता।

पाइपिंग प्लान 53B का उपयोग करने पर विचार कर रहे अंतिम उपयोगकर्ताओं को ध्यान रखना चाहिए कि यह पाइपिंग प्लान केवल एक संचायक वाला पाइपिंग प्लान 53A 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 निराशाएँ सिस्टम की समझ की कमी के कारण होती हैं। सील ओईएम किसी विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए अधिक विस्तृत विश्लेषण तैयार कर सकते हैं और अंतिम उपयोगकर्ता को इस सिस्टम को ठीक से निर्दिष्ट और संचालित करने में मदद करने के लिए आवश्यक पृष्ठभूमि प्रदान कर सकते हैं।