نحوه تعیین اندازه مخزن بافر نیتروژن برای تقاضای اوج و چرخه کمپرسور

یک مخزن بافر نیتروژن با افزایش فشار به بالاتر از حد عملیاتی پایین‌تر، گاز را ذخیره می‌کند. موجودی قابل استفاده، تفاوت در محتوای گاز بین فشارهای مطلق بالا و پایین انتخاب شده است، نه صرفاً حجم هندسی مخزن. برای تعیین اندازه یک گیرنده برای یک رویداد اوج، ابتدا تقاضای پایین‌دست، تأمین کمپرسور یا ژنراتور در طول رویداد، مدت زمان رویداد، افت فشار مجاز و فرض دمای گاز را تعریف کنید. گیرنده باید فقط کسری بین تقاضا و تولید مداوم را تأمین کند. برای یک تخمین ساده گاز ایده‌آل ایزوترمال، موجودی قابل استفاده نرمال شده متناسب با حجم مخزن ضربدر اختلاف بین فشار مطلق بالا و پایین است، سپس با فشار و دمای مرجع انتخاب شده اصلاح می‌شود. سیستم‌های واقعی ممکن است نیاز به اصلاحات تراکم‌پذیری و دما داشته باشند. هدف دوم تعیین اندازه، چرخه کمپرسور است: حجم کافی گیرنده می‌تواند زمان بین رویدادهای بارگیری و تخلیه یا شروع و توقف را طولانی‌تر کند. این دو هدف - پشتیبانی از اوج و کنترل چرخه - باید جداگانه ارزیابی شوند زیرا باند فشار کنترلی و مقیاس زمانی ممکن است متفاوت باشند.

متغیرهای تعیین اندازه گیرنده

حجم گیرنده

حجم داخلی مخزن موجود برای ذخیره گاز نیتروژن.

نقطه تنظیم فشار بالا

فشار کاری بالای گیرنده که در آن کمپرسور ممکن است تخلیه بار، کند شدن یا توقف کند.

نقطه تنظیم فشار پایین

فشار پایین‌تری که در آن ظرفیت افزایش می‌یابد یا کمپرسور مجدداً راه‌اندازی می‌شود، در حالی که هنوز حداقل فرآیند را برآورده می‌کند.

اوج تقاضا

حداکثر مصرف نیتروژن در طول رویداد تعریف‌شده، شامل مدت زمان آن.

ظرفیت کمپرسور

جریان نیتروژنی که کمپرسور به آن منتقل می‌کند، در حالی که فشار گیرنده در طول رویداد در حال کاهش است.

موجودی گاز قابل استفاده

اختلاف در میزان گاز بین فشار گیرنده بالا و پایین که بر اساس مرجع پروژه بیان شده است.

۱. با کسری تقاضا شروع کنید، نه با یک قاعده سرانگشتی

یک بخش زمانی برای اوج مصرف ایجاد کنید. اگر فرآیند ۶۰۰ واحد جریان نرمال شده مصرف کند در حالی که کمپرسور ۴۰۰ واحد تأمین می‌کند، گیرنده فقط باید کسری ۲۰۰ واحدی را برای مدت زمان رویداد جبران کند، نه کل ۶۰۰ واحد. اگر کمپرسور با تغییر فشار مکش یا تخلیه، ظرفیت را تغییر دهد، از یک تخمین محافظه‌کارانه برای تأمین استفاده کنید یا مشخصات ظرفیت واقعی را ادغام کنید. برای اوج‌های مکرر، زمان موجود برای بازیابی گیرنده بین رویدادها را در نظر بگیرید. یک مخزن به اندازه کافی بزرگ برای یک پاکسازی، اگر پاکسازی بعدی قبل از بازیابی فشار شروع شود، ممکن است همچنان خراب شود.

۲. محدودیت‌های فشار بالا و پایین را از فرآیند و کنترل‌ها انتخاب کنید

فشار پایین گیرنده باید به اندازه کافی بالا باقی بماند تا پس از افت فشار لوله‌کشی و شیر کنترل، به مصرف‌کننده پایین‌دستی نیز فشار وارد کند. فشار بالا باید در طراحی مخزن، کمپرسور و تجهیزات پایین‌دستی باقی بماند و با استراتژی کنترل مطابقت داشته باشد. یک باند فشار وسیع‌تر، گاز قابل استفاده بیشتری را در همان مخزن ذخیره می‌کند، اما نسبت تخلیه کمپرسور را نیز تغییر می‌دهد و ممکن است فرآیند را در معرض وظیفه بیشتر رگولاتور قرار دهد. صرفاً برای کاهش اندازه مخزن، باند فشار را فراتر از محدودیت‌های تأیید شده تجهیزات گسترش ندهید. حداقل فرآیند، نقاط تنظیم کمپرسور و حفاظت فشار باید با هم طراحی شوند.

۳. از فشار مطلق در معادله موجودی استفاده کنید

برای یک صفحه نمایش گاز ایده‌آل ایزوترمال، مقدار گاز متناسب با P_abs V/T است. بنابراین، موجودی قابل استفاده بین دو فشار، در دمای تقریباً ثابت، متناسب با V(P_high_abs – P_low_abs) است. برای بیان آن موجودی به صورت متر مکعب معمولی، نسبت فشار و دمای مرجع را اعمال کنید. اگر دمای گیرنده در حین پر کردن یا برداشت سریع به طور قابل توجهی تغییر کند، فرض ایزوترمال ممکن است به اندازه کافی دقیق نباشد. سرویس فشار بالا همچنین ممکن است به اصلاح تراکم‌پذیری گاز واقعی نیاز داشته باشد. فرض را طوری بیان کنید که بتوان اندازه را بدون از دست دادن منطق اصلی اصلاح کرد.

از سایت استفاده کنید اندازه مخزن بافر نیتروژن منبع به عنوان بررسی دوم هنگام تبدیل این الزام به مشخصات کمپرسور. بررسی متقابل در اینجا به اندازه مخزن بافر نیتروژن کمپرسور در اوج تقاضای آن بستگی دارد.

۴. چرخه کمپرسور را به عنوان یک محاسبه جداگانه بررسی کنید

یک گیرنده می‌تواند با افزایش مقدار گازی که باید قبل از عبور فشار از باند کنترل مصرف شود، تعداد دفعات روشن شدن یا تخلیه بار را کاهش دهد. مدت زمانی را که طول می‌کشد تا تقاضا، گیرنده را از فشار بالا به فشار پایین در جریان خالص مورد انتظار بکشاند، تخمین بزنید. سپس زمان پر کردن مجدد را تخمین بزنید. این زمان‌ها را با رفتار کنترلی مجاز سازنده کمپرسور و الزام پایداری فشار فرآیند مقایسه کنید. یک گیرنده بزرگ همیشه مفید نیست؛ باعث افزایش سرمایه، انرژی ذخیره شده، فضای اشغال شده و الزامات بازرسی مخازن تحت فشار می‌شود. اندازه آن را بر اساس یک هدف کنترلی تعیین کنید، نه بر اساس بزرگترین مخزنی که برای سایت مناسب است.

۵. تصمیم بگیرید که آیا فضای ذخیره‌سازی متعلق به بالادست، پایین‌دست یا هر دو است

یک گیرنده محصول کم‌فشار می‌تواند خروجی PSA یا غشاء را تثبیت کند و از کمبود منبع بوستر جلوگیری کند. یک گیرنده فشار بالا از تقاضای سریع پایین‌دست پشتیبانی می‌کند و می‌تواند چرخه کمپرسور فشار بالا را کاهش دهد. آنها مشکلات مختلفی را حل می‌کنند. اگر کاربر فشار بالا دچار انفجارهای شدید شود اما ژنراتور ثابت باشد، هر دو می‌توانند مفید باشند: ذخیره‌سازی فشار پایین، تولید را از مکش بوستر جدا می‌کند، در حالی که ذخیره‌سازی فشار بالا، تحویل بوستر را از کاربر جدا می‌کند. به جای اینکه حجم کل مخزن سایت را به عنوان قابل تعویض در نظر بگیرید، هر موجودی را بر اساس باند فشار خودش محاسبه کنید.

۶. با آزمون فشار در مقابل زمان اعتبارسنجی کنید

در طول راه‌اندازی، فشار گیرنده، وضعیت کمپرسور، جریان نیتروژن و تقاضای پایین‌دست را از طریق یک رویداد نمونه ثبت کنید. منحنی فشار نشان می‌دهد که آیا کسری خالص فرض شده و موجودی قابل استفاده واقع‌بینانه بوده‌اند یا خیر. اگر فشار سریع‌تر از پیش‌بینی کاهش یابد، قبل از تغییر نقاط تنظیم، تقاضا، ظرفیت کمپرسور، نشتی و حجم واقعی گیرنده را بررسی کنید. اگر کمپرسور خیلی بیشتر از حد انتظار کار می‌کند، باند کنترل و جریان خالص را بررسی کنید. ردیابی فشار-زمان یکی از مفیدترین سوابق پذیرش است زیرا محاسبه مخزن را با دینامیک فرآیند واقعی مرتبط می‌کند.

بررسی اندازه مخزن بافر

برگه تأیید پروژه

از حجم گیرنده به عنوان یک نقطه بررسی میدانی مرتبط با «تعریف اوج تقاضای نیتروژن، سهم کمپرسور و مدت زمان رویداد» استفاده کنید. محل اندازه‌گیری یا بازرسی، وضعیت گاز، بار کمپرسور، موقعیت‌های شیر مربوطه و سندی که پذیرش را تعریف می‌کند، یادداشت کنید. همزمان نقطه تنظیم فشار پایین را بررسی کنید تا یک علامت محلی با مشکل کل سیستم اشتباه گرفته نشود. مفهوم «تعریف رویداد تقاضا» تنها زمانی کامل است که مشاهده منجر به یک تصمیم روشن شود: پذیرش، اصلاح یا ارجاع برای بررسی تأمین‌کننده. بررسی را پس از هرگونه اصلاح تکرار کنید و مقادیر قبل و بعد را با سابقه راه‌اندازی یا نگهداری نگه دارید.

قبل از انتخاب تجهیزات، این وظیفه را با وظیفه سایت مقایسه کنید. تولید کننده کمپرسور نیتروژن محدوده را بررسی کنید و تأیید کنید که از همان مبنای فشار استفاده می‌شود. بررسی متقابل در اینجا به اندازه مخزن بافر نیتروژن با حداکثر تقاضای کمپرسور مرتبط است.

با ایجاد یک شرایط کنترل‌شده که در آن نقطه تنظیم فشار بالا و تقاضای اوج را می‌توان با هم تفسیر کرد، «محاسبه موجودی قابل استفاده» 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 مشخص شده استفاده کنید. «فشارهای گیرنده بالا و پایین را از نیازهای فرآیند و محدودیت‌های تجهیزات تأیید شده تنظیم کنید» و پاسخ مورد انتظار و مشاهده شده را ثبت کنید. اگر محدودیت خاصی برای 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.

قبل از بستن دستور کار، عبارت «استفاده از فشار و دمای مطلق در محاسبه موجودی گاز» را قابل ردیابی به شواهد کنید. برای نقطه تنظیم فشار پایین، نقطه مرجع و واحد یا وضعیت فیزیکی را ثبت کنید؛ برای ظرفیت کمپرسور، نقطه مقایسه‌ای را ثبت کنید که تأیید می‌کند سیستم به طور منسجم رفتار می‌کند. هر دو مشاهده را به «نوار فشار انتخابی» و به بار واقعی یا حالت عملیاتی مرتبط کنید. استفاده مجدد از مقداری بدون مکان و حالت، بعداً دشوار است. در جایی که بررسی، عدم تطابق را نشان می‌دهد، محدودیت، وضعیت کنترل، وضعیت قطعه یا فرض طراحی که باعث آن شده است را اصلاح کنید، سپس همان مشاهده را تکرار کنید تا تعمیر به جای فرض، اثبات شود.

«در نظر گرفتن سهم کمپرسور» را به عنوان یک آزمایش کوچک راه‌اندازی در نظر بگیرید. حالت شروع را تعریف کنید، اوج تقاضا را مشاهده کنید، فقط متغیر مورد نیاز برای آزمایش تأیید شده را تغییر دهید و پاسخ را در موجودی گاز قابل استفاده مشاهده کنید. اقدام «بررسی اثرات گاز واقعی یا غیر همدما در صورتی که فشار و نرخ پر شدن آنها را مهم جلوه دهد» باید سابقه‌ای از شرایط اولیه، مداخله، شرایط نهایی و هرگونه پاسخ هشدار یا کنترل را به جا بگذارد. این امر زمانی مفید است که چندین قطعه می‌توانند علائم یکسانی ایجاد کنند. با تغییر یک عامل در یک زمان و نگه داشتن کمپرسور در محدوده تأیید شده آن، تیم می‌تواند علت را از تصادف جدا کند و از تعویض سخت‌افزاری که مسئول نبوده است، جلوگیری کند.

برای قابلیت اطمینان بلندمدت، «محاسبه زمان چرخه جداگانه برای کنترل کمپرسور را اجرا کنید» را به یک خط پایه برای ظرفیت کمپرسور متصل کنید. آن خط پایه را زمانی ثبت کنید که نصب تمیز، پایدار و از نظر سلامت شناخته شده باشد، سپس حجم گیرنده و بار عملیاتی را نیز در آن بگنجانید تا قرائت‌های بعدی بتوانند نرمال شوند. مفهوم بررسی «بررسی فرکانس چرخه» باید یک محرک تعریف شده برای بررسی داشته باشد، حتی زمانی که مقدار مطلق به هشدار نرسیده باشد. انحراف تدریجی از یک خط پایه تکرارپذیر اغلب هشدار بیشتری نسبت به یک قرائت جداگانه می‌دهد. اگر پیکربندی فرآیند تغییر کند، به جای مقایسه حالت‌های عملیاتی متفاوت، یک خط پایه مستند جدید ایجاد کنید.

در طول بررسی مهندسی، با ردیابی مسیر فیزیکی مرتبط با موجودی گاز قابل استفاده و نقطه تنظیم فشار بالا، فرض پشت «تأیید طراحی مخزن و شیر اطمینان» را به چالش بکشید. مسیر گاز، گرما، نیرو، سیگنال کنترل یا نشتی را از منبع تا مقصد دنبال کنید و هر مؤلفه‌ای را که می‌تواند نتیجه را تغییر دهد، شناسایی کنید. سپس «راه‌اندازی گیرنده با روند فشار در مقابل زمان در طول یک رویداد نمونه» را در نقطه‌ای که واقعاً تصمیم‌گیری انجام می‌شود، نه در راحت‌ترین گیج، تکمیل کنید. هرگونه افت فشار، اختلاف دما، تأخیر کنترل یا یافته بازرسی را که رفتار را توضیح می‌دهد، ثبت کنید. این بررسی مبتنی بر مسیر، از تفسیر اندازه‌گیری‌های محلی بدون در نظر گرفتن زمینه سیستم جلوگیری می‌کند.

این تصمیم همچنین می‌تواند با [نظرات] سایت [در مورد این موضوع] مقایسه شود. کمپرسور نیتروژن با ظرفیت متوسط اطلاعات قبل از انتشار برگه اطلاعات پروژه. بررسی متقابل در اینجا به اندازه مخزن بافر نیتروژن در کمپرسور با تقاضای اوج بستگی دارد.

مرز ایمنی و تأیید

گیرنده، مخزن تحت فشاری است که حاوی انرژی ذخیره شده می‌باشد. طراحی مخزن، حفاظت در برابر نشتی، تکیه‌گاه‌ها، بازرسی و جداسازی باید مطابق با الزامات پروژه و حوزه قضایی مربوطه باشد. بدون تأیید اینکه هر قطعه متصل برای فشار جدید تأیید شده است، نقاط تنظیم فشار گیرنده را برای جمع‌آوری موجودی افزایش ندهید. نیتروژن آزاد شده در هنگام تخلیه، تخلیه یا نگهداری می‌تواند جایگزین اکسیژن شود؛ مسیرهای تهویه نیاز به مسیریابی ایمن دارند.

توالی محاسبه گیرنده

1. حداکثر نیاز نیتروژن، سهم کمپرسور و مدت زمان رویداد را تعریف کنید.
2. فشارهای بالا و پایین گیرنده را بر اساس نیازهای فرآیند و محدودیت‌های تأیید شده تجهیزات تنظیم کنید.
3. در محاسبه موجودی گاز از فشار و دمای مطلق استفاده کنید.
4. اگر فشار و سرعت پر شدن، اثرات گاز واقعی یا غیر همدما را مهم می‌کنند، آنها را بررسی کنید.
5. یک محاسبه زمان چرخه جداگانه برای کنترل کمپرسور اجرا کنید.
6. در طول یک رویداد نمایشی، روند فشار در مقابل زمان را به گیرنده محول کنید.

سوالات مربوط به مخزن بافر

قانون تعیین اندازه گیرنده

یک مخزن بافر نیتروژن را از موجودی گاز مورد نیاز بین فشار بالا و پایین تایید شده، اندازه گیری کنید. گازی را که کمپرسور در طول اوج مصرف به آن ادامه می‌دهد، کم کنید، چرخه‌ها را جداگانه بررسی کنید و مخزن را در سمتی از کمپرسور قرار دهید که مشکل دینامیکی واقعی را برطرف می‌کند. سپس نتیجه را با روند فشار-زمان در محل تأیید کنید.