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

व्यवस्था 3 यांत्रिक मुहरें हैंदोहरी मुहरेंजहाँ सील के बीच अवरोध द्रव गुहा को सील कक्ष दबाव से अधिक दबाव पर बनाए रखा जाता है। समय के साथ, उद्योग ने इन सील के लिए आवश्यक उच्च दबाव वातावरण बनाने के लिए कई रणनीतियाँ विकसित की हैं। इन रणनीतियों को मैकेनिकल सील की पाइपिंग योजनाओं में शामिल किया गया है। जबकि इनमें से कई योजनाएँ समान कार्य करती हैं, प्रत्येक की परिचालन विशेषताएँ बहुत भिन्न हो सकती हैं और सीलिंग सिस्टम के सभी पहलुओं को प्रभावित करेंगी।

API 682 द्वारा परिभाषित पाइपिंग प्लान 53B, एक पाइपिंग प्लान है जो नाइट्रोजन चार्ज ब्लैडर एक्युमुलेटर के साथ बैरियर द्रव पर दबाव डालता है। दबावयुक्त ब्लैडर बैरियर द्रव पर सीधे कार्य करता है, जिससे संपूर्ण सीलिंग सिस्टम पर दबाव पड़ता है। ब्लैडर दबाव गैस और बैरियर द्रव के बीच सीधे संपर्क को रोकता है जिससे द्रव में गैस का अवशोषण समाप्त हो जाता है। यह पाइपिंग प्लान 53B को पाइपिंग प्लान 53A की तुलना में उच्च दबाव वाले अनुप्रयोगों में उपयोग करने की अनुमति देता है। एक्युमुलेटर की स्व-निहित प्रकृति निरंतर नाइट्रोजन आपूर्ति की आवश्यकता को भी समाप्त करती है, जो सिस्टम को दूरस्थ प्रतिष्ठानों के लिए आदर्श बनाती है।

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

सिस्टम में बैरियर द्रव डालने से पहले संचयक में ब्लैडर को पहले से चार्ज किया जाना चाहिए। यह सिस्टम के संचालन की सभी भावी गणनाओं और व्याख्याओं के लिए आधार बनाता है। वास्तविक प्री-चार्ज दबाव सिस्टम के लिए ऑपरेटिंग दबाव और संचयकों में बैरियर द्रव की सुरक्षा मात्रा पर निर्भर करता है। प्री-चार्ज दबाव ब्लैडर में गैस के तापमान पर भी निर्भर करता है। नोट: प्री-चार्ज दबाव केवल सिस्टम के आरंभिक कमीशनिंग पर सेट किया जाता है और वास्तविक संचालन के दौरान इसे समायोजित नहीं किया जाएगा।

ब्लैडर में गैस का दबाव गैस के तापमान के आधार पर अलग-अलग होगा। ज़्यादातर मामलों में, गैस का तापमान स्थापना स्थल पर परिवेश के तापमान को ट्रैक करेगा। ऐसे क्षेत्रों में अनुप्रयोग जहाँ तापमान में बड़े दैनिक और मौसमी परिवर्तन होते हैं, सिस्टम दबाव में बड़े उतार-चढ़ाव का अनुभव करेंगे।

बाधा द्रव उपभोगसंचालन के दौरान, यांत्रिक सील सामान्य सील रिसाव के माध्यम से अवरोध द्रव का उपभोग करेंगे। इस अवरोध द्रव को संचयक में द्रव द्वारा पुनः भरा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप मूत्राशय में गैस का विस्तार होता है और सिस्टम दबाव में कमी आती है। ये परिवर्तन संचयक आकार, सील रिसाव दरों और सिस्टम के लिए वांछित रखरखाव अंतराल (जैसे, 28 दिन) का एक कार्य हैं।

सिस्टम के दबाव में बदलाव अंतिम उपयोगकर्ता द्वारा सील के प्रदर्शन को ट्रैक करने का प्राथमिक तरीका है। दबाव का उपयोग रखरखाव अलार्म बनाने और सील विफलताओं का पता लगाने के लिए भी किया जाता है। हालाँकि, सिस्टम चालू रहने के दौरान दबाव लगातार बदलता रहेगा। उपयोगकर्ता को प्लान 53B सिस्टम में दबाव कैसे सेट करना चाहिए? बैरियर द्रव को कब जोड़ना आवश्यक है? कितना द्रव जोड़ा जाना चाहिए?

प्लान 53बी सिस्टम के लिए इंजीनियरिंग गणनाओं का पहला व्यापक रूप से प्रकाशित सेट API 682 चौथे संस्करण में दिखाई दिया। अनुलग्नक F इस पाइपिंग योजना के लिए दबाव और आयतन निर्धारित करने के तरीके पर चरण-दर-चरण निर्देश प्रदान करता है। API 682 की सबसे उपयोगी आवश्यकताओं में से एक ब्लैडर संचयकों के लिए एक मानक नामपट्टिका का निर्माण है (API 682 चौथा संस्करण, तालिका 10)। इस नामपट्टिका में एक तालिका होती है जो अनुप्रयोग स्थल पर परिवेशी तापमान स्थितियों की सीमा पर सिस्टम के लिए प्री-चार्ज, रीफिल और अलार्म दबावों को कैप्चर करती है। नोट: मानक में दी गई तालिका केवल एक उदाहरण है और किसी विशिष्ट फ़ील्ड अनुप्रयोग पर लागू होने पर वास्तविक मान महत्वपूर्ण रूप से बदल जाएँगे।

चित्र 2 की मूल धारणाओं में से एक यह है कि पाइपिंग प्लान 53B से लगातार और प्रारंभिक प्री-चार्ज दबाव को बदले बिना काम करने की उम्मीद की जाती है। एक धारणा यह भी है कि सिस्टम को थोड़े समय के लिए पूरे परिवेश के तापमान रेंज के संपर्क में लाया जा सकता है। सिस्टम डिज़ाइन में इनका महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है और इसके लिए आवश्यक है कि सिस्टम को अन्य दोहरी सील पाइपिंग योजनाओं की तुलना में अधिक दबाव पर संचालित किया जाए।

चित्र 2 को संदर्भ के रूप में उपयोग करते हुए, उदाहरण 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 छोर अवास्तविक रूप से उच्च प्रतीत होता है, लेकिन इसमें सीधे सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने वाले संचायक के सौर ताप के प्रभाव भी शामिल हैं। तालिका की पंक्तियाँ उच्चतम और निम्नतम मानों के बीच तापमान अंतराल को दर्शाती हैं।

जब अंतिम उपयोगकर्ता सिस्टम का संचालन कर रहा होता है, तो वे तब तक बैरियर द्रव दबाव जोड़ते रहेंगे जब तक कि वर्तमान परिवेश तापमान पर रिफिल दबाव नहीं पहुंच जाता। 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 को 30.7 बार (445 PSIG) के लिए सेट किया जाएगा, और ऑपरेटर तब तक बैरियर द्रव जोड़ता रहेगा जब तक कि दबाव 37.9 बार (550 PSIG) तक नहीं पहुंच जाता। यदि परिवेश का तापमान 0°C (32°F) तक कम हो जाता है, तो अलार्म दबाव 28.1 बार (408 PSIG) और रिफिल दबाव 34.7 बार (504 PSIG) तक गिर जाएगा।

इस परिदृश्य में, अलार्म और रिफिल दबाव दोनों परिवेश के तापमान के जवाब में बदलते हैं, या फ्लोट करते हैं। इस दृष्टिकोण को अक्सर फ्लोटिंग-फ्लोटिंग रणनीति के रूप में संदर्भित किया जाता है। अलार्म और रिफिल दोनों "फ्लोट" करते हैं। इसके परिणामस्वरूप सीलिंग सिस्टम के लिए सबसे कम ऑपरेटिंग दबाव होता है। हालाँकि, यह अंतिम उपयोगकर्ता पर दो विशिष्ट आवश्यकताएँ रखता है; सही अलार्म दबाव और रिफिल दबाव का निर्धारण करना। सिस्टम के लिए अलार्म दबाव तापमान का एक कार्य है और इस संबंध को अंतिम उपयोगकर्ता के DCS सिस्टम में प्रोग्राम किया जाना चाहिए। रिफिल दबाव परिवेश के तापमान पर भी निर्भर करेगा, इसलिए ऑपरेटर को वर्तमान स्थितियों के लिए सही दबाव खोजने के लिए नेमप्लेट को संदर्भित करने की आवश्यकता होगी।

कुछ अंतिम उपयोगकर्ता एक सरल दृष्टिकोण की मांग करते हैं और एक 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 फिर से भरने के लिए केवल एक दबाव और सिस्टम को अलार्म करने के लिए केवल एक मान प्रदान करती है। दुर्भाग्य से, इस स्थिति को यह मान लेना चाहिए कि तापमान अधिकतम मूल्य पर है, क्योंकि गणना परिवेश के तापमान को अधिकतम से न्यूनतम तापमान तक गिरने के लिए क्षतिपूर्ति करती है। इसके परिणामस्वरूप सिस्टम उच्च दबाव पर काम करता है। कुछ अनुप्रयोगों में, एक निश्चित-निश्चित रणनीति का उपयोग करने से सील डिज़ाइन या अन्य सिस्टम घटकों के लिए MAWP रेटिंग में बदलाव हो सकता है ताकि उच्च दबाव को संभाला जा सके।

अन्य अंतिम उपयोगकर्ता एक निश्चित अलार्म दबाव और फ्लोटिंग रिफिल दबाव के साथ एक हाइब्रिड दृष्टिकोण लागू करेंगे। यह अलार्म सेटिंग को सरल बनाते हुए ऑपरेटिंग दबाव को कम कर सकता है। सही अलार्म रणनीति का निर्णय केवल आवेदन की स्थिति, परिवेश के तापमान की सीमा और अंतिम उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं पर विचार करने के बाद ही किया जाना चाहिए।

पाइपिंग प्लान 53बी के डिजाइन में कुछ संशोधन हैं जो इनमें से कुछ चुनौतियों को कम करने में मदद कर सकते हैं। सौर विकिरण से होने वाली हीटिंग डिजाइन गणनाओं के लिए संचायक के अधिकतम तापमान को बहुत बढ़ा सकती है। संचायक को छाया में रखने या संचायक के लिए एक सूर्य ढाल बनाने से सौर ताप को खत्म किया जा सकता है और गणनाओं में अधिकतम तापमान को कम किया जा सकता है।

ऊपर दिए गए विवरण में, ब्लैडर में गैस के तापमान को दर्शाने के लिए परिवेशी तापमान शब्द का उपयोग किया जाता है। स्थिर अवस्था या धीरे-धीरे बदलते परिवेशी तापमान की स्थितियों के तहत, यह एक उचित धारणा है। यदि दिन और रात के बीच परिवेशी तापमान की स्थितियों में बड़े उतार-चढ़ाव होते हैं, तो संचायक को इन्सुलेट 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 हीट ट्रेसिंग और इन्सुलेशन का उपयोग करने के लिए 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 तापमान पर काम करेगा। बड़े तापमान भिन्नता 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 प्लान 53B को उन स्थानों पर उपयोग करने की अनुमति दी है जो हीट ट्रेसिंग के साथ संभव नहीं होते।

पाइपिंग प्लान 53B का उपयोग करने पर विचार कर रहे अंतिम उपयोगकर्ताओं को पता होना चाहिए कि यह पाइपिंग प्लान केवल एक्यूमुलेटर के साथ पाइपिंग प्लान 53A नहीं है। वस्तुतः प्लान 53B के सिस्टम डिज़ाइन, कमीशनिंग, संचालन और रखरखाव का हर पहलू इस पाइपिंग प्लान के लिए अद्वितीय है। अंतिम उपयोगकर्ताओं द्वारा अनुभव की गई अधिकांश निराशाएँ सिस्टम की समझ की कमी से आती हैं। सील OEM किसी विशिष्ट एप्लिकेशन 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।