दबाव में कमी वेग, घर्षण और लाइन में मौजूद हर तरह की रुकावट के कारण होती है।
पाइप के आकार की जांच नाइट्रोजन के वास्तविक घनत्व और प्रवाह की स्थिति के आधार पर की जानी चाहिए, जिसमें सीधे पाइप और फिटिंग को एक ही दबाव-हानि मॉडल में शामिल किया जाना चाहिए।
नाइट्रोजन कंप्रेसर पाइपिंग में दबाव में कमी मशीन के लिए उपलब्ध सक्शन दबाव को कम कर देती है या उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कंप्रेसर द्वारा उत्पन्न किए जाने वाले डिस्चार्ज दबाव को बढ़ा देती है। इन दोनों प्रभावों से परिचालन लागत बढ़ती है और क्षमता में परिवर्तन हो सकता है। सीधी पाइपों में घर्षण का पहला इंजीनियरिंग अनुमान डार्सी-वीसबाक संबंध, डेल्टापी = f(L/D)(rho v^2/2) द्वारा लगाया जाता है। यहाँ f डार्सी घर्षण गुणांक है, L पाइप की लंबाई है, D आंतरिक व्यास है, rho गैस का घनत्व है और v औसत वेग है। वाल्व, एल्बो, फिल्टर, कूलर, सेपरेटर और अन्य घटक मामूली या उपकरण हानि उत्पन्न करते हैं जिन्हें हानि गुणांक, समतुल्य लंबाई या विक्रेता के दबाव-कमी डेटा द्वारा दर्शाया जा सकता है। गैस का घनत्व दबाव और तापमान के साथ बदलता है, इसलिए लंबी लाइनें या बड़े दबाव परिवर्तन के लिए एक स्थिर-घनत्व पास के बजाय संपीड़ित-प्रवाह गणना की आवश्यकता हो सकती है। गणना को सक्शन और डिस्चार्ज भागों में विभाजित किया जाना चाहिए क्योंकि परिणाम अलग-अलग होते हैं: सक्शन हानि सीधे कंप्रेसर इनलेट घनत्व को कम करती है, जबकि डिस्चार्ज हानि आवश्यक कंप्रेसर आउटलेट दबाव को बढ़ाती है।
दबाव-गिरावट चर
- पाइप का व्यास
- प्रवाह क्षेत्र और वेग की गणना के लिए वास्तविक आंतरिक व्यास का उपयोग किया जाता है।
- गैस वेग
- स्थानीय दबाव और तापमान पर वास्तविक आयतनिक प्रवाह से प्राप्त औसत नाइट्रोजन वेग।
- घर्षण कारक
- पाइप की स्थिति के लिए रेनॉल्ड्स संख्या और सापेक्ष खुरदरेपन पर आधारित आयामहीन डार्सी घर्षण गुणांक।
- समतुल्य लंबाई
- एक ऐसी विधि जिसमें फिटिंग हानियों को समान घर्षण प्रभाव वाले सीधे पाइप की अतिरिक्त लंबाई के रूप में व्यक्त किया जाता है।
- गैस घनत्व
- गतिशील दाब पद में प्रयुक्त स्थानीय नाइट्रोजन घनत्व, संपीड्य रेखा के अनुदिश बदलता रहता है।
- मामूली नुकसान
- फिटिंग, वाल्व, प्रवेश द्वार, विस्तारक और उपकरणों से होने वाले दबाव के नुकसान, जो सीधी पाइप की दीवार के घर्षण से परे होते हैं।
1. सामान्यीकृत प्रवाह को स्थानीय वास्तविक प्रवाह में परिवर्तित करें
वेग पाइप के अंदर वास्तविक आयतनिक प्रवाह पर निर्भर करता है, न कि केवल Nm³/h पर। आवश्यक नाइट्रोजन की मात्रा को स्थानीय दाब और तापमान में परिवर्तित करने के लिए गैस नियम का उपयोग करें। उच्च दाब वाली डिस्चार्ज लाइन पर, वास्तविक आयतन सामान्यीकृत आयतन से काफी कम हो सकता है; जबकि निम्न दाब वाली सक्शन लाइन पर यह काफी अधिक हो सकता है। चूंकि दाब लाइन के अनुदिश बदलता रहता है, इसलिए विस्तृत गणना से खंडों के माध्यम से घनत्व और वास्तविक प्रवाह को अद्यतन किया जा सकता है। प्रारंभिक जांच के लिए, प्रतिनिधि खंड स्थितियों का उपयोग करें और जांचें कि परिणामी दाब हानि इतनी कम है कि परिशोधन से निर्णय में कोई परिवर्तन नहीं होगा।
2. सीधी पाइप के घर्षण की गणना सुसंगत इकाइयों के साथ करें।
वास्तविक पाइप शेड्यूल से पाइप का आंतरिक व्यास निर्धारित करें, अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल और वेग की गणना करें, फिर रेनॉल्ड्स संख्या और उपयुक्त घर्षण गुणांक का मूल्यांकन करें। L, D, rho और v को डार्सी-वीसबाक समीकरण में डालें। ध्यान रखें कि डार्सी घर्षण गुणांक और फैनिंग गुणांक समान नहीं होते; इन्हें मिलाने से बड़ी त्रुटि उत्पन्न हो सकती है। जहां आवश्यक हो, सामग्री और स्थिति के अनुसार उपयुक्त खुरदरापन शामिल करें। SI या इंपीरियल इकाइयों का लगातार उपयोग करें। एक स्प्रेडशीट में मध्यवर्ती वेग और घनत्व मान दर्शाए जाने चाहिए ताकि समीक्षक पाइप के आकार का निर्णय लेने से पहले ही किसी असंभव परिणाम को पकड़ सके।
3. वाल्व, फिटिंग और उपकरण के दबाव में होने वाली हानि को जोड़ें।
एक छोटी कंप्रेसर लाइन, कंट्रोल वाल्व, चेक वाल्व, फिल्टर या कूलर के माध्यम से सीधी पाइप की तुलना में अधिक दबाव खो सकती है। जब भी उपलब्ध हो, वास्तविक गैस प्रवाह पर प्रमुख उपकरणों के लिए विक्रेता से दबाव-गिरावट डेटा प्राप्त करें। मानक फिटिंग के लिए, उपयुक्त इंजीनियरिंग आधार से हानि गुणांक या समतुल्य लंबाई का उपयोग करें। प्रत्येक वाल्व को पूरी तरह से खुला मानने के बजाय, आंशिक रूप से खुले कंट्रोल वाल्वों को उनकी अपेक्षित परिचालन स्थिति में ध्यान में रखें। सक्शन पाइपिंग पर, एक गंदा फिल्टर या छोटे आकार का रेगुलेटर विशेष रूप से हानिकारक हो सकता है क्योंकि इसके परिणामस्वरूप दबाव हानि इनलेट घनत्व को कम करती है और संपीड़न अनुपात को बढ़ाती है।
जब प्रक्रिया का दायरा स्थिर होता है, तो साइट का नाइट्रोजन कंप्रेसर दबाव में गिरावट यह पृष्ठ अगले चयन चरण के लिए व्यावहारिक उपकरण संदर्भ प्रदान करता है। यहाँ की जाँच नाइट्रोजन कंप्रेसर पाइपिंग में दबाव में गिरावट की गणना से संबंधित है।
4. सक्शन प्रेशर ड्रॉप की गहन समीक्षा की जानी चाहिए।
जब बूस्टर सक्शन प्रेशर केवल कुछ बार हो और कंप्रेसर का आकार उसकी क्षमता सीमा के करीब हो, तो कुछ दसवें हिस्से का प्रेशर लॉस भी महत्वपूर्ण हो सकता है। न्यूनतम स्रोत प्रेशर की गणना करें, लाइन और उपकरण लॉस घटाएं, और कंप्रेसर के चयन के लिए शेष फ्लेंज प्रेशर का उपयोग करें। जहां तक संभव हो, सक्शन लाइनों को छोटा और पर्याप्त आकार का रखें, लेकिन लेआउट और पल्सेशन को अनदेखा करने वाले मनमाने वेलोसिटी नियमों से बचें। पॉजिटिव-डिस्प्लेसमेंट कंप्रेसर डायनामिक प्रेशर में उतार-चढ़ाव पैदा कर सकते हैं, इसलिए बड़ी मशीनों पर अंतिम पाइपिंग के लिए ध्वनिक या पल्सेशन विश्लेषण की आवश्यकता हो सकती है। स्टैटिक फ्रिक्शन की गणना आवश्यक है, लेकिन हमेशा पर्याप्त नहीं होती।
5. डिस्चार्ज प्रेशर ड्रॉप के कारण कंप्रेसर को अतिरिक्त काम करना पड़ता है।
यदि किसी दूरस्थ उपयोगकर्ता के लिए प्रक्रिया में 30 बार दबाव की आवश्यकता होती है और वितरण प्रणाली अधिकतम प्रवाह पर 2 बार दबाव खो देती है, तो कंप्रेसर को अपनी स्वीकृत रेटिंग के भीतर रहते हुए उस सत्यापित नुकसान की भरपाई के लिए पर्याप्त डिस्चार्ज दबाव उत्पन्न करना होगा। यह अतिरिक्त दबाव अनुपात और शक्ति को बढ़ाता है। वितरण में अधिक नुकसान होने पर पाइप का विस्तार आर्थिक रूप से आकर्षक हो सकता है। अतिरिक्त दबाव की वार्षिक ऊर्जा लागत की तुलना एक बड़ी लाइन की स्थापना लागत से करें। केवल दबाव की कमी होने पर कंप्रेसर के सेटपॉइंट को न बढ़ाएं; पहले यह निर्धारित करें कि रुकावट पाइप के आकार की समस्या, दूषित फ़िल्टर, वाल्व की स्थिति या किसी अस्थायी असामान्य स्थिति के कारण है।
6. स्थिर प्रवाह पर दबाव माप के साथ मॉडल को मान्य करें।
प्रमुख खंडों के आगे और पीछे दबाव बिंदु स्थापित करें या उनका उपयोग करें। कमीशनिंग के दौरान, स्थिर भार पर प्रवाह, दबाव और तापमान रिकॉर्ड करें और मापी गई हानि की तुलना गणना से करें। यदि मापी गई हानि बहुत अधिक है, तो वाल्व की स्थिति, फ़िल्टर की स्थिति, उपकरण अंशांकन और वास्तविक पाइप संरचना की जाँच करें। यदि यह कम है, तो गणना में खुरदरापन या फिटिंग संबंधी रूढ़िवादी धारणाओं का उपयोग किया गया हो सकता है। एक मान्य दबाव-हानि मॉडल तब उपयोगी होता है जब बाद में क्षमता बढ़ाई जाती है, क्योंकि टीम केवल लाइन के आकार के आधार पर अनुमान लगाने के बजाय यह भविष्यवाणी कर सकती है कि कौन सा खंड सीमित हो जाएगा।
पाइपिंग गणना ऑडिट
| वस्तु | इंजीनियरिंग प्रश्न | सत्यापन या निर्णय संकेत |
|---|---|---|
| वास्तविक प्रवाह | स्थानीय दबाव और तापमान पर नाइट्रोजन का आयतन कितना होता है? | वेग वास्तविक पाइप की स्थिति पर आधारित है। |
| सीधी पाइप | क्या आंतरिक व्यास, लंबाई, खुरदरापन और डार्सी घर्षण गुणांक का दस्तावेजीकरण किया गया है? | मूल घर्षण परिणाम को पुनः प्राप्त किया जा सकता है। |
| फिटिंग और उपकरण | क्या इसमें वाल्व, फिल्टर, कूलर और सेपरेटर शामिल हैं? | छोटी लाइनें बड़े घटक नुकसानों को छिपा नहीं सकतीं। |
| मान्यकरण | क्या ज्ञात प्रवाह पर महत्वपूर्ण खंडों में दबाव मापा जा सकता है? | डिजाइन मॉडल की तुलना स्थापित सिस्टम से की जा सकती है। |
| अंतिम आधार को आरएफक्यू, कमीशनिंग फाइल या रखरखाव रिकॉर्ड में दर्ज करें ताकि कोई अन्य इंजीनियर उस निर्णय को दोहरा सके। | ||
परियोजना सत्यापन कार्यपत्रक
“मैप स्ट्रेट लेंथ एंड फिटिंग्स” को एक छोटे कमीशनिंग प्रयोग के रूप में लें। प्रारंभिक स्थिति निर्धारित करें, पाइप का व्यास देखें, केवल स्वीकृत परीक्षण के लिए आवश्यक चर को बदलें और घर्षण गुणांक में होने वाले परिवर्तन पर नज़र रखें। “प्रत्येक दाब क्षेत्र में आवश्यक नाइट्रोजन प्रवाह को वास्तविक आयतनिक प्रवाह में परिवर्तित करें” क्रिया में प्रारंभिक स्थिति, हस्तक्षेप, अंतिम स्थिति और किसी भी अलार्म या नियंत्रण प्रतिक्रिया का रिकॉर्ड होना चाहिए। यह तब उपयोगी होता है जब कई घटक एक ही लक्षण उत्पन्न कर सकते हैं। एक समय में एक कारक को बदलकर और कंप्रेसर को उसके स्वीकृत दायरे में रखकर, टीम कारण और संयोग के बीच अंतर कर सकती है और उस हार्डवेयर को बदलने से बच सकती है जो इसके लिए ज़िम्मेदार नहीं था।
खरीद प्रक्रिया में सामंजस्य स्थापित करने के लिए, यहां वर्णित आवश्यकता की तुलना साइट की आवश्यकताओं से करें। औद्योगिक N2 कंप्रेसर एक सामान्य कंप्रेसर रेटिंग पर निर्भर रहने के बजाय, यह विकल्प उपलब्ध कराता है। यहाँ क्रॉस-चेक नाइट्रोजन कंप्रेसर पाइपिंग में दबाव में गिरावट की गणना से जुड़ा है।
दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए, गैस वेग के लिए एक आधार रेखा निर्धारित करें और "वास्तविक पाइप आंतरिक व्यास और कुल सीधी लंबाई का उपयोग करें"। जब इंस्टॉलेशन साफ, स्थिर और स्वस्थ हो, तब उस आधार रेखा को रिकॉर्ड करें, फिर समतुल्य लंबाई और परिचालन भार को शामिल करें ताकि बाद के रीडिंग को सामान्यीकृत किया जा सके। समीक्षा अवधारणा "अनुमानित वेग" में जांच के लिए एक परिभाषित ट्रिगर होना चाहिए, भले ही निरपेक्ष मान अलार्म तक न पहुंचा हो। प्रतिलिपि योग्य आधार रेखा से क्रमिक विचलन अक्सर एक अलग रीडिंग की तुलना में अधिक चेतावनी देता है। यदि प्रक्रिया विन्यास बदलता है, तो भिन्न परिचालन स्थितियों की तुलना करने के बजाय एक नई प्रलेखित आधार रेखा बनाएं।
इंजीनियरिंग समीक्षा के दौरान, घर्षण गुणांक और गैस घनत्व से जुड़े भौतिक पथ का पता लगाकर "डार्सी-वीसबाक विधि लागू करें" के पीछे की धारणा को चुनौती दें। स्रोत से गंतव्य तक गैस, ऊष्मा, बल, नियंत्रण संकेत या रिसाव के मार्ग का अनुसरण करें और उन सभी घटकों की पहचान करें जो परिणाम को प्रभावित कर सकते हैं। फिर, निर्णय लेने के सही बिंदु पर, न कि सबसे सुविधाजनक गेज पर, "सही घर्षण गुणांक नियम का उपयोग करके डार्सी-वीसबाक घर्षण की गणना करें" प्रक्रिया पूरी करें। व्यवहार की व्याख्या करने वाले किसी भी दबाव में कमी, तापमान अंतर, नियंत्रण विलंब या निरीक्षण निष्कर्ष को रिकॉर्ड करें। यह पथ-आधारित जाँच स्थानीय मापों को सिस्टम संदर्भ के बिना व्याख्या किए जाने से रोकती है।
“वाल्व, फिटिंग, फ़िल्टर, कूलर और सेपरेटर लॉस” के सत्यापन को भविष्य में दोष जांच के दौरान उपयोगी बनाएं। समतुल्य लंबाई, मामूली हानियां, कंप्रेसर की स्थिति, मांग की स्थिति और अवलोकन समय को एक ही रिकॉर्ड में दर्ज करें। उस रिकॉर्ड को डिज़ाइन उद्देश्य “वाल्व और कूलर शामिल करें” से लिंक करें और नोट करें कि किस ड्राइंग, मैनुअल, प्रक्रिया विनिर्देश या कैलिब्रेटेड टूल ने स्वीकृति स्थापित की है। यदि रीडिंग सामान्य है, तो यह एक संदर्भ बन जाता है। यदि यह असामान्य है, तो सुधारात्मक कार्रवाई को दस्तावेज़ित करें और उसी स्थिति में पुनः परीक्षण करें। सुसंगत रिकॉर्ड दबाव, गति, तापमान सीमा या असंबंधित सेटिंग्स को बढ़ाकर किसी अस्पष्ट समस्या की भरपाई करने के प्रलोभन को कम करते हैं।
जहां इसका परिणाम दिखाई देता है, उस सीमा पर "संपीड़ित सेवा के लिए घनत्व की पुनरावृत्ति" की पुष्टि करें। स्रोत पर गैस घनत्व और प्राप्तकर्ता पक्ष पर पाइप व्यास का निरीक्षण करें, फिर "दबाव परिवर्तन महत्वपूर्ण होने पर घनत्व की पुनर्गणना करें या संपीड़ित-प्रवाह विधियों का उपयोग करें" को पूरा करें, जबकि प्रासंगिक प्रवाह और दबाव स्थिर हों। सामान्य प्रक्रिया भिन्नता और उपकरण की खराबी के बीच अंतर करने के लिए पर्याप्त संदर्भ रिकॉर्ड करें। जब सटीक स्वीकृति सीमाएं चयनित मॉडल पर निर्भर करती हैं, तो वर्तमान निर्माता दस्तावेज़ या अनुमोदित परियोजना विनिर्देश का उपयोग करें। केवल इसलिए कि सेवा समान प्रतीत होती है, किसी अन्य कंप्रेसर से मान स्थानांतरित न करें। सीमा-से-सीमा रिकॉर्ड बाद में समस्या निवारण को बहुत तेज़ बनाता है।
“इंस्टॉलेशन के बाद मॉडल को मान्य करने के लिए स्थिर प्रवाह पर दबाव में गिरावट को मापें” प्रक्रिया को कारण, प्रतिक्रिया और स्वीकृति का दस्तावेजीकरण करके पूरा करें। “अनुमत दबाव हानि की जाँच करें” से शुरू करें, मामूली हानियों के अपेक्षित व्यवहार की पहचान करें, और गैस वेग से संबंधित एक दूसरा अवलोकन चुनें जो स्वतंत्र रूप से उसी निष्कर्ष की पुष्टि कर सके। सुरक्षा उपकरणों को बायपास किए बिना या स्वीकृत परिचालन सीमा से अधिक किए बिना जाँच करें। यदि दोनों संकेत मेल नहीं खाते हैं, तो यह तय करने से पहले कि किस घटक को मरम्मत की आवश्यकता है, उपकरण की सटीकता, वाल्व की स्थिति, दबाव हानि, संदूषण, रिसाव या नियंत्रण तर्क की जाँच करें। स्वतंत्र पुष्टि तब महत्वपूर्ण होती है जब शटडाउन या प्रतिस्थापन महंगा हो।
अगला उपयोगी परीक्षण साइट का है। वायु पृथक्करण के लिए नाइट्रोजन कंप्रेसर सामग्री, विशेष रूप से जब दबाव, शुद्धता और निरंतर-कार्य आवश्यकताओं का परस्पर संबंध हो। यहाँ क्रॉस-चेक नाइट्रोजन कंप्रेसर पाइपिंग में दबाव में गिरावट की गणना से जुड़ा है।
सुरक्षा और सत्यापन सीमा
उच्च दाब वाली गैस पाइपलाइन में पर्याप्त मात्रा में ऊर्जा संग्रहित होती है। दाब मापने वाले यंत्र, अस्थायी प्रवाह मीटर और परीक्षण पाइप सेवा के लिए उपयुक्त होने चाहिए और इन्हें अनुमोदित प्रक्रिया के अनुसार ही स्थापित किया जाना चाहिए। पाइपलाइन में दाब होने पर दाब जाँचने के लिए प्लग या उपकरण न निकालें। पाइपलाइन में होने वाले दाब हानि की भरपाई के लिए प्रस्तावित कोई भी दाब परिवर्तन कंप्रेसर, पात्र, वाल्व और वितरण प्रणाली की अनुमोदित सीमाओं के भीतर ही रहना चाहिए।
दबाव में गिरावट की गणना के चरण
- प्रत्येक दाब क्षेत्र में आवश्यक नाइट्रोजन प्रवाह को वास्तविक आयतनिक प्रवाह में परिवर्तित करें।
- पाइप के वास्तविक आंतरिक व्यास और कुल सीधी लंबाई का उपयोग करें।
- घर्षण गुणांक के सही नियम का उपयोग करते हुए डार्सी-वीसबाक घर्षण की गणना करें।
- वाल्व, फिटिंग, फिल्टर, कूलर और सेपरेटर के नुकसान को भी जोड़ें।
- दबाव में महत्वपूर्ण परिवर्तन होने पर घनत्व की पुनर्गणना करें या संपीड्य-प्रवाह विधियों का उपयोग करें।
- स्थापना के बाद मॉडल को मान्य करने के लिए स्थिर प्रवाह पर दबाव में गिरावट को मापें।
पाइपिंग में दबाव हानि से संबंधित प्रश्न
क्या मैं पूरी लाइन के लिए एक ही गैस वेग का उपयोग कर सकता हूँ?
यह केवल एक मोटा अनुमान है। दबाव और तापमान में परिवर्तन के साथ वास्तविक आयतन और वेग में भी परिवर्तन होता है, विशेषकर दबाव की व्यापक सीमा में।
सक्शन प्रेशर ड्रॉप दिखने में जितना हानिकारक लगता है, उससे कहीं अधिक हानिकारक क्यों होता है?
इससे इनलेट घनत्व कम हो जाता है और कंप्रेसर का दबाव अनुपात बढ़ जाता है। इससे क्षमता कम हो सकती है और दबाव में कमी के अलावा तापमान भी बढ़ सकता है।
क्या लाइन लॉस की भरपाई के लिए मुझे कंप्रेसर डिस्चार्ज प्रेशर बढ़ा देना चाहिए?
नुकसान की संभावना की पुष्टि होने और उच्च दबाव के सभी उपकरण रेटिंग के भीतर होने के बाद ही कार्रवाई करें। अक्सर, रुकावट, गंदा फ़िल्टर या छोटी पाइपलाइन जैसी समस्या को ठीक करना बेहतर होता है।
दबाव-गिरावट नियम
स्थानीय वास्तविक प्रवाह, पाइप की ज्यामिति, घर्षण और सभी महत्वपूर्ण अवरोधों के आधार पर नाइट्रोजन पाइपिंग के दबाव में गिरावट की गणना करें। सक्शन और डिस्चार्ज हानि को अलग-अलग मानें क्योंकि वे कंप्रेसर को अलग-अलग तरह से प्रभावित करते हैं। लंबी या उच्च दबाव वाली लाइनों के लिए, संपीड़ित प्रवाह के लिए विश्लेषण को परिष्कृत करें और ज्ञात परिचालन बिंदु पर दबाव माप के साथ परिणाम को सत्यापित करें।
