طراحی لوله‌کشی کمپرسور نیتروژن: اندازه خط، شیرها، درین‌ها و محافظ فشار

لوله‌کشی کمپرسور نیتروژن مجموعه‌ای از اتصالات بین نازل‌های تجهیزات نیست. در سمت مکش، میزان فشار موجود برای سیلندر را کنترل می‌کند. در سمت تخلیه، گاز داغ‌تر و چگال‌تر را حمل می‌کند و می‌تواند پالس‌ها را به داخل کارخانه منتقل کند. شیرها تعیین می‌کنند که آیا می‌توان ماشین‌ها را بدون به دام انداختن فشار ناامن ایزوله کرد یا خیر، در حالی که تخلیه‌ها تعیین می‌کنند که آیا میعانات در خنک‌کننده‌ها و نقاط پایین باقی می‌مانند یا خیر. بنابراین، یک فرآیند طراحی مفید با محاسبات جریان و افت فشار آغاز می‌شود، سپس پالس و پشتیبانی مکانیکی، چیدمان شیرهای عملیاتی و نگهداری، تخلیه و کاهش فشار را برای هر بخش مسدود شده احتمالی اضافه می‌کند. اندازه اتصال چاپ شده روی نازل کمپرسور، جایگزینی برای این بررسی سیستم نیست.

توابع لوله‌کشی برای تعریف

اندازه خط مکش

قطر لوله به گونه‌ای انتخاب شده است که افت فشار ورودی و سرعت گاز با عملکرد کمپرسور در محدوده جریان مورد نیاز سازگار باشد.

اندازه خط تخلیه

قطر انتخاب شده برای افت فشار، سرعت، رفتار ضربانی، بارهای مکانیکی و تقاضای آینده در شرایط گاز فشرده قابل قبول است.

شیر اطمینان

وسیله‌ای بدون بازگشت که جریان معکوس را از گیرنده‌ها، ماشین‌های موازی یا لوله‌های پایین‌دست هنگام توقف کمپرسور محدود می‌کند.

سوپاپ ایزوله سازی

قطع کننده مدار مثبت که برای جداسازی تجهیزات یا لوله کشی برای تعمیر و نگهداری استفاده می شود؛ محل قرارگیری آن مشخص می کند که چه چیزی در حین کار تحت فشار باقی می ماند.

نقطه تخلیه

اتصال نقطه پایین یا جداکننده که برای حذف مایعی که می‌تواند پس از خنک شدن تشکیل شود یا از مشکلات تصفیه بالادستی وارد شود، استفاده می‌شود.

کاهش فشار

وسیله یا سیستمی که از مرز فشار در برابر فشار بیش از حد محتمل، شامل موارد انسداد تخلیه، انبساط حرارتی و جریان برگشتی (در صورت لزوم) محافظت می‌کند.

۱. اندازه خط مکش را بر اساس افت فشار تعیین کنید، نه قطر نازل

افت فشار مکش را با استفاده از حداقل فشار مورد انتظار گیرنده، حداکثر دبی جرمی مورد نیاز، دمای گاز، طول واقعی لوله، اتصالات، شیرها، فیلترها و هرگونه سخت‌افزار ضربان‌ساز محاسبه کنید. در انتخاب کمپرسور باید از فشار در فلنج مکش پس از این افت‌ها استفاده شود. حتی یک محدودیت جزئی می‌تواند پر شدن سیلندر را کاهش داده و نسبت تراکم را افزایش دهد، بنابراین خطی که در جریان متوسط ​​قابل قبول به نظر می‌رسد، ممکن است در اوج تقاضا به جزء محدودکننده تبدیل شود.

خط مکش را تا حد امکان مستقیم نگه دارید و از کاهنده‌های غیر ضروری یا شیرهای محدودکننده نزدیک کمپرسور خودداری کنید. در مواردی که ضربان‌های رفت و برگشتی قابل توجه است، الزامات مطالعه آکوستیک یا ضربان سازنده را برای اندازه بطری، چیدمان نازل و هندسه خط دنبال کنید. یک لوله بزرگتر می‌تواند سرعت را کاهش دهد اما به خودی خود ضربان را حل نمی‌کند. ستون گاز و تحریک کمپرسور باید با هم بررسی شوند.

۲. خط تخلیه را در فشار و دمای واقعی بررسی کنید.

جریان حجمی تخلیه کمتر از جریان حجمی مکش است زیرا گاز فشرده شده است، اما دما بالاتر است و افت فشار هنوز هم اهمیت دارد. هر بخش را در فشار و دمای محلی آن ارزیابی کنید. اولین خط بعد از یک سیلندر یا مرحله ممکن است الزامات انبساط حرارتی و ضربانی متفاوتی از خط خروجی کولر داشته باشد. انعطاف‌پذیری یا تکیه‌گاه‌هایی را که توسط طراحی تنش لوله‌کشی مورد نیاز است، بدون بارگذاری نازل‌های کمپرسور فراتر از مقادیر مجاز آنها، فراهم کنید.

پس از تأیید وضعیت مزرعه، وضعیت سایت را بررسی کنید لوله کشی کمپرسور نیتروژن منبعی برای مطابقت با الزامات با یک خانواده کمپرسور واقع‌بینانه. بررسی متقابل در اینجا به طراحی لوله‌کشی کمپرسور نیتروژن و اندازه شیرهای خط لوله مرتبط است.

اگر یک گیرنده فشار بالا از کمپرسور فاصله دارد، افت خط لوله را در نقاط تنظیم کنترل لحاظ کنید. اگر خط لوله محدودکننده باشد، ممکن است کمپرسور به حد تخلیه خود برسد در حالی که گیرنده زیر فشار مورد نظر باقی بماند. در حین راه‌اندازی، هر دو محل را اندازه‌گیری کنید تا اختلاف فشار نرمال را در جریان مشخص تعیین کنید. افزایش اختلاف فشار بعداً می‌تواند نشان‌دهنده یک شیر نیمه بسته، انسداد فیلتر، محدودیت یا تغییر تقاضا باشد.

۳. برای هر حالت عملیاتی، شیرهای کنترل و ایزولاسیون قرار دهید.

یک شیر یکطرفه تخلیه معمولاً از جریان رو به عقب سیال پرفشار از طریق کمپرسور خاموش جلوگیری می‌کند. در سیستم‌های موازی، هر قطار به ترتیبی نیاز دارد که مانع از فشار آوردن ناخواسته قطار بیکار توسط یک دستگاه در حال کار در جهتی ناخواسته شود. شیرهای یکطرفه مکش فقط در جایی استفاده می‌شوند که منطق فرآیند به آنها نیاز داشته باشد. آنها می‌توانند محدودیت ورودی اضافه کنند و نباید از روی عادت وارد شوند. جهت جریان و موقعیت خرابی را به وضوح روی P&ID نشان دهید.

شیرهای ایزوله باید بدون از بین بردن حفاظت جبرانی، از تعمیر و نگهداری پشتیبانی کنند. چیدمان شیرها را برای عملکرد عادی، راه‌اندازی، خاموش کردن، تعویض کمپرسور، ایزوله کردن گیرنده، تمیز کردن خنک‌کننده و نگهداری ابزار دقیق بررسی کنید. اگر بستن دو شیر می‌تواند گاز را در یک خنک‌کننده یا بخشی از لوله به دام بیندازد، آن حجم به دام افتاده نیاز به یک استراتژی تعریف‌شده برای محافظت از فشار یا کاهش فشار دارد. اپراتورها نباید مجبور باشند بداهه‌پردازی کنند که کدام شیر یک بخش را ایمن نگه می‌دارد.

۴. در جاهایی که مایع می‌تواند جمع شود، لوله‌های تخلیه قرار دهید.

نیتروژن ممکن است به صورت خشک وارد کمپرسور شود، اما اگر تصفیه گاز بالادستی ناکافی باشد، پس از خنک شدن هنوز می‌تواند رطوبت را نشان دهد و ماشین‌های روغن‌کاری شده ممکن است نیاز به جداسازی داشته باشند. جداکننده‌ها، خروجی‌های خنک‌کننده، محفظه‌های لوله پایین و کف گیرنده‌ها را که مایع می‌تواند در آنها جمع شود، شناسایی کنید. اتصالات تخلیه باید در دسترس باشند، در صورت لزوم از یخ‌زدگی محافظت شوند و به جای اینکه به عنوان نقاط تخلیه دستی باز رها شوند، به یک سیستم جمع‌آوری یا دفع مناسب هدایت شوند.

تخلیه‌ای که هرگز تخلیه نمی‌شود، دلیلی بر خشک بودن سیستم نیست. در هنگام راه‌اندازی و بازرسی، عملکرد تخلیه را بررسی کنید. برعکس، میعانات غیرمنتظره اطلاعات تشخیصی هستند: می‌توانند به مشکل خشک‌کن، تغییر دمای خنک‌کننده یا آلودگی فرآیند اشاره کنند. به جای اینکه با آن به عنوان یک زباله روتین و بدون ارزش مهندسی برخورد کنید، مقدار و ظاهر تخلیه را در جایی که کنترل آلودگی مهم است، روند کنید.

۵. لوله‌کشی را برای ضربان، ارتعاش و حرکت حرارتی پشتیبانی کنید

کمپرسورهای رفت و برگشتی، نوسانات فشار و ارتعاش مکانیکی ایجاد می‌کنند که محاسبات لوله‌های جریان پایدار آنها را در نظر نمی‌گیرد. دهانه‌های طولانی بدون تکیه‌گاه، اتصالات ابزار دقیق با قطر کوچک و شیرهای سنگین نزدیک به نازل‌های مرتعش، از نگرانی‌های رایج در مورد خستگی هستند. برای تکیه‌گاه‌ها، گیره‌ها، بطری‌های ضربان‌ساز، عناصر انعطاف‌پذیر و مهاربندی با قطر کوچک، از دستورالعمل‌های فروشنده کمپرسور و راهنمای تنش لوله‌کشی استفاده کنید. از شلنگ انعطاف‌پذیر تایید نشده به عنوان یک عامل جهانی برای رفع ارتعاش در سرویس نیتروژن با فشار بالا استفاده نکنید.

برای مشاهده‌ی بنچمارک تجهیزات مرتبط، به سایت مراجعه کنید. کمپرسور صنعتی N2 گزینه‌های موجود در حین بررسی فرضیات عملیاتی در این بخش. بررسی متقابل در اینجا به شیرهای اندازه خط طراحی لوله‌کشی کمپرسور نیتروژن مرتبط است.

لوله تخلیه داغ نیز با افزایش دما بزرگ می‌شود. استراتژی مهار باید امکان حرکت حرارتی مورد نظر را فراهم کند و در عین حال بار و لرزش نازل را کنترل کند. در طول اجرای اولیه گرم، تکیه‌گاه‌ها را بررسی کنید زیرا تراز سرد به تنهایی نمی‌تواند نشان دهد که خط لوله در دمای عملیاتی چگونه رفتار می‌کند. هرگونه حرکت قابل مشاهده، ضربه یا علامت تماس مکرر باید قبل از تبدیل شدن به ترک خستگی بررسی شود.

۶. از هرگونه فشار بیش از حد و انسداد احتمالی محافظت کنید.

حداکثر منبع فشاری که می‌تواند بر روی هر لوله، کولر، فیلتر، جداکننده، مخزن و اتصال ابزار دقیق عمل کند را ترسیم کنید. در صورت امکان، تخلیه کمپرسور، جریان برگشتی گیرنده فشار بالا، انبساط حرارتی گاز محبوس شده و عدم هم‌ترازی شیر را در نظر بگیرید. اندازه دستگاه تخلیه فشار، فشار تنظیمی، مواد و مسیر تخلیه باید از کد مربوطه و اساس طراحی پروژه پیروی کند. هرگز یک نقطه تنظیم تخلیه را صرفاً با اضافه کردن یک حاشیه دلخواه بالاتر از فشار عملیاتی عادی انتخاب نکنید.

سپس بررسی کنید که آیا اپراتورها می‌توانند در حالی که تجهیزات حفاظت‌شده در حال سرویس هستند، یک وسیله‌ی تخلیه را جدا کنند یا خیر. اگر از دو شیر تخلیه یا شیرهای انتخاب‌گر استفاده می‌شود، ترتیب باید تضمین کند که یک مسیر حفاظتی معتبر همیشه در دسترس است. قبل از بارگیری کمپرسور، در هنگام راه‌اندازی باید موقعیت شیر، شماره‌های برچسب، فلش‌های جریان، مسیر تخلیه‌ی تخلیه و محدوده‌های ابزار دقیق را با P&ID مطابقت داد.

بررسی طراحی لوله‌کشی

برگه تأیید پروژه

حلقه «محاسبه افت خط مکش در حداکثر جریان و حداقل فشار منبع» را با مستندسازی علت، پاسخ و پذیرش ببندید. با «محدود کردن محدودیت مکش» شروع کنید، رفتار مورد انتظار اندازه خط مکش را شناسایی کنید و مشاهده دوم شامل شیر یکطرفه را انتخاب کنید که بتواند همان نتیجه را به طور مستقل تأیید کند. بررسی را بدون بای‌پس کردن وسایل محافظ یا فراتر رفتن از محدوده عملیاتی تأیید شده انجام دهید. اگر دو سیگنال با هم مغایرت داشتند، قبل از تصمیم‌گیری در مورد اینکه کدام قطعه نیاز به تعمیر دارد، دقت ابزار دقیق، وضعیت شیر، افت فشار، آلودگی، نشتی یا منطق کنترل را بررسی کنید. تأیید مستقل زمانی ارزشمند است که خاموش کردن یا تعویض گران باشد.

مورد بررسی «کنترل سرعت گاز» را به یک مرحله پذیرش ثبت‌شده تبدیل کنید. محل مشاهده اندازه خط تخلیه، وضعیت عملیاتی در آن لحظه و اینکه چه شرایط بالادست یا پایین‌دست می‌تواند شیر ایزوله را تغییر دهد، مشخص کنید. ابزار دقیق، نقشه، برگه اطلاعات یا بازرسی فیزیکی مورد استفاده برای ایجاد مبنا را ثبت کنید. سپس عمل «محاسبه هر بخش تخلیه در فشار و دمای واقعی آن» را تحت یک شرایط تکرارپذیر انجام دهید. اگر نتیجه با رفتار مورد انتظار مغایرت داشت، تصمیم بعدی طراحی یا نگهداری را تا زمانی که اختلاف توضیح داده شود، نگه دارید. این به مهندس دیگری زمینه کافی می‌دهد تا بدون تکیه بر حافظه یا یک فرض مستند نشده، بررسی را دوباره انجام دهد.

از شیر یکطرفه به عنوان یک نقطه بازرسی میدانی مرتبط با «علامت‌گذاری شیرهای یکطرفه، شیرهای ایزوله، بای‌پس‌ها و موقعیت‌های عملیاتی عادی روی P&ID» استفاده کنید. محل اندازه‌گیری یا بازرسی، وضعیت گاز، بار کمپرسور، موقعیت‌های شیر مربوطه و سندی که پذیرش را تعریف می‌کند، یادداشت کنید. همزمان نقطه تخلیه را بررسی کنید تا یک علامت محلی با مشکل کل سیستم اشتباه گرفته نشود. مفهوم «ترتیب ایزولاسیون و بای‌پس» تنها زمانی کامل است که مشاهده منجر به یک تصمیم روشن شود: پذیرش، اصلاح یا ارجاع برای بررسی توسط تأمین‌کننده. بررسی را پس از هرگونه اصلاح تکرار کنید و مقادیر قبل و بعد را با سابقه راه‌اندازی یا نگهداری نگه دارید.

از سایت استفاده کنید کمپرسور نیتروژن برای جداسازی هوا منبعی به عنوان بررسی دوم هنگام تبدیل این الزام به مشخصات کمپرسور. بررسی متقابل در اینجا به شیرهای اندازه خط طراحی لوله کشی کمپرسور نیتروژن مرتبط است.

با ایجاد یک شرایط کنترل‌شده که در آن شیر ایزوله و فشارشکن بتوانند با هم تفسیر شوند، «قرار دادن تخلیه‌ها در نقاط پایین» را تأیید کنید. سیستم را تثبیت کنید، فشار، دما، جریان یا وضعیت دستگاه را در صورت لزوم یادداشت کنید و از ابزارهای کالیبره شده یا بازرسی مستقیم در مکان‌های نامگذاری شده استفاده کنید. «اضافه کردن تخلیه‌های قابل دسترس در جداکننده‌ها، خروجی‌های خنک‌کننده، گیرنده‌ها و نقاط پایین واقعی» را انجام دهید و پاسخ مورد انتظار و مشاهده شده را ثبت کنید. اگر محدودیتی خاص مدل مورد نیاز است، آن را از اسناد کمپرسور، مخزن، لوله‌کشی، ژنراتور یا فرآیند انتخاب شده به دست آورید، نه اینکه یک مقدار کلی وارد کنید. سابقه باید نشان دهد که چرا تصمیم نهایی از نظر فنی قابل دفاع است.

مرز ایمنی و تأیید

نیتروژن پرفشار می‌تواند به سرعت انرژی آزاد کند و جایگزین اکسیژن شود. کلاس فشار لوله‌کشی، ضخامت دیواره، جنس، روش اتصال، اندازه‌گذاری ریل‌لیفت و طراحی تکیه‌گاه، نیازمند آیین‌نامه مهندسی مربوطه و محاسبات پروژه است. هرگز برای آزمایش تحت فشار بودن خط، فلنج، اتصالات ابزار دقیق، تخلیه یا کلاهک شیر را شل نکنید. قبل از باز کردن مرز فشار، آن را ایزوله، از طریق مسیر طراحی‌شده کاهش فشار دهید و از صفر بودن انرژی اطمینان حاصل کنید.

چک لیست طراحی لوله کشی

1. افت خط مکش را در حداکثر جریان و حداقل فشار منبع محاسبه کنید.
2. هر بخش تخلیه را در فشار و دمای واقعی آن محاسبه کنید.
3. شیرهای یکطرفه، شیرهای ایزوله، بای پس‌ها و موقعیت‌های کاری عادی را روی P&ID علامت‌گذاری کنید.
4. در جداکننده‌ها، خروجی‌های کولر، گیرنده‌ها و نقاط پایین واقعی، زهکش‌های قابل دسترس اضافه کنید.
5. ضربان‌های رفت و برگشتی، تکیه‌گاه‌ها، اتصالات با دهانه کوچک و حرکت حرارتی را مرور کنید.
6. فشارشکن هر قطعه و هر مجموعه شیر معتبر را بررسی کنید.

سوالات مربوط به لوله کشی نیتروژن

قانون طراحی لوله کشی

لوله‌کشی خوب کمپرسور نیتروژن، فشار مکش را در دسترس نگه می‌دارد، اتلاف و ضربان تخلیه را مدیریت می‌کند، امکان جداسازی قابل پیش‌بینی شیر را فراهم می‌کند، مایع را از نقاط جمع‌آوری واقعی خارج می‌کند و از هر مرز فشار محافظت می‌کند. P&ID، محاسبه افت فشار، بررسی ضربان، طراحی تنش و مطالعه‌ی فشارشکن را به عنوان بخش‌های متصل به هم یک طرح در نظر بگیرید.