Installazione di serbatoi tampone e di ricezione in un sistema di compressione dell'azoto
Lo stoccaggio a monte stabilizza la fonte di alimentazione del compressore; lo stoccaggio a valle soddisfa la domanda. La loro ubicazione, la strumentazione e i limiti di scarico dovrebbero rispecchiare queste diverse funzioni.
Un sistema di compressione dell'azoto può utilizzare più di un serbatoio, e chiamarli tutti semplicemente "ricevitore" nasconde la logica progettuale. Un serbatoio tampone a monte si trova tra la produzione di azoto e l'aspirazione del compressore. Il suo compito è quello di assorbire le differenze tra produzione e prelievo e impedire che il compressore di sovralimentazione non riesca a prelevare a sufficienza dalla sua fonte. Un serbatoio a valle immagazzina azoto compresso, copre i picchi di domanda di breve durata e può ridurre i cicli di funzionamento del compressore. I due serbatoi sono soggetti a livelli di pressione diversi, a diverse condizioni operative transitorie e, talvolta, a diversi rischi di purezza. Il loro posizionamento deve essere basato sulla funzione che svolgono, quindi il volume utile deve essere dimensionato in base alla banda di pressione e allo squilibrio di flusso dipendente dal tempo, anziché applicare una regola generica di litri per kilowatt.
Funzioni di archiviazione per separare
- buffer a monte
- Un recipiente a bassa pressione situato tra la fonte di azoto e l'ingresso del compressore, che smorza le fluttuazioni di pressione e flusso.
- ricevitore a valle
- Un serbatoio sul lato di scarico del compressore che immagazzina azoto compresso e uniforma la domanda dell'utente o i cicli del compressore.
- ciclo del compressore
- Ripetute transizioni di capacità, tra avvio e arresto, carico e scarico, o altre, si verificano quando le bande di accumulo e controllo sono troppo piccole per la variabilità della domanda.
- stabilità della pressione
- La capacità di mantenere la pressione di aspirazione o di distribuzione entro l'intervallo richiesto dal generatore, dal compressore e dagli utenti del processo.
- miscelazione di purezza
- La diluizione o la contaminazione che si verifica quando gas con diversa purezza di azoto viene immesso in un sistema di stoccaggio condiviso.
- protezione di soccorso
- Dispositivi di protezione dalla pressione e sistemi di valvole che mantengono un serbatoio e le sezioni intercalate ad esso collegate entro la pressione di progetto.
1. Posizionare il tampone a monte in modo che possa proteggere la fonte di azoto
Posizionare il serbatoio di accumulo a monte dopo il generatore di azoto o il sistema di controllo del prodotto e prima dell'aspirazione del compressore di sovralimentazione. Il serbatoio di accumulo deve essere collegato a un gas prodotto che ha già seguito il percorso di purezza previsto. Il suo segnale di pressione può quindi diventare il segnale di autorizzazione all'aspirazione del compressore di sovralimentazione e, se necessario, un segnale di capacità del generatore. Mantenere questo serbatoio vicino al compressore di sovralimentazione riduce anche la lunghezza della tubazione di aspirazione, la cui caduta di pressione deve essere aggiunta alla selezione del compressore.
Il buffer è particolarmente utile quando la produzione è relativamente stabile ma il booster preleva gas a ondate. Dimensionare la sua scorta utile in base alla massima carenza temporanea tra produzione e domanda del booster. Se la domanda supera la produzione per ore anziché per secondi o minuti, un serbatoio più grande potrebbe solo posticipare un problema di sottodimensionamento della generazione. Distinguere lo stoccaggio temporaneo dalla capacità sostenuta prima di acquistare volumi di acciaio.
2. Collocare lo stoccaggio a valle in un punto in cui serva all'obiettivo di controllo della pressione.
Un ricevitore a valle viene normalmente installato dopo la compressione, il raffreddamento e l'eventuale separazione necessaria, in modo che il serbatoio riceva il gas a una temperatura e in condizioni accettabili. Può essere posizionato vicino al compressore per stabilizzare il controllo dello scarico, vicino a un utente con elevata richiesta per ridurre i cali di pressione locali, oppure in un collettore centrale. La posizione ottimale dipende dalla caduta di pressione, dallo spazio disponibile, dalla sicurezza e dalle modalità di condivisione della rete tra i vari utenti.
Prima di congelare la scelta dell'attrezzatura, confrontare questo compito con quello del sito serbatoio di accumulo di azoto intervallo e confermare che venga utilizzata la stessa base di pressione. Il controllo incrociato qui è legato al posizionamento dei serbatoi di accumulo in azoto.
Se il compressore è controllato dalla pressione del ricevitore, utilizzare lo stesso punto di pressione nei calcoli di dimensionamento. Un manometro all'uscita del compressore può indicare valori più alti durante il flusso rispetto a un ricevitore remoto. Se i setpoint di avvio e arresto si basano su un trasmettitore remoto, includere le perdite di linea e la risposta del trasmettitore. La messa in servizio dovrebbe registrare simultaneamente la pressione di mandata del compressore, la pressione del ricevitore e la pressione di allacciamento dell'utente durante un evento di richiesta.
3. Dimensionare lo spazio di stoccaggio utile in base allo squilibrio del flusso e alle oscillazioni di pressione.
Il gas utile immagazzinato in un serbatoio è legato alla variazione di pressione assoluta, al volume del serbatoio, alla temperatura del gas e alla base di riferimento richiesta. Per una prima stima con il metodo del gas ideale a temperatura del serbatoio pressoché costante, la quantità di gas utilizzabile a volume standard è proporzionale al volume del serbatoio moltiplicato per la differenza tra la pressione assoluta massima e quella minima, corretta in base alla pressione e alla temperatura di riferimento scelte. Utilizzare pressioni assolute e una condizione di riferimento costante.
Per un serbatoio di accumulo a monte, lo squilibrio di flusso è dato dal prelievo del compressore di sovralimentazione meno la produzione del generatore durante il transitorio. Per un serbatoio di ricezione a valle, è dato dalla domanda dell'utente meno l'erogazione del compressore mentre il gas immagazzinato viene prelevato. Il tempo che la nave deve impiegare per colmare tale differenza determina la quantità utile di gas necessaria. Aggiungere un margine di progetto per la risposta del sistema di controllo e per l'incertezza, quindi verificare il funzionamento ciclico della nave e il comportamento del sistema di controllo del compressore, anziché nascondere una macchina sottodimensionata dietro un eccesso di stoccaggio.
4. Utilizzare la posizione del ricevitore per ridurre i cicli di funzionamento non necessari del compressore.
Un piccolo serbatoio ad alta pressione con una banda di controllo ristretta può far sì che un compressore a velocità fissa si accenda e si spenga frequentemente quando la domanda media è bassa. Aumentare la capacità di accumulo utile o ampliare la banda di pressione approvata può allungare il ciclo, ma i limiti sono imposti dalle pressioni minime e massime dell'utente del processo. Un variatore di frequenza (VFD) può essere utile quando la domanda varia gradualmente, ma la capacità di accumulo rimane utile per i picchi improvvisi che si verificano più rapidamente di quanto il compressore possa variare la sua portata.
Avviamenti del binario, eventi di scarico o variazioni di velocità dopo la messa in servizio. Se il ciclo è molto più rapido rispetto al caso di progetto, verificare innanzitutto l'effettivo modello di domanda e la posizione del trasmettitore di pressione. Una rete con perdite, una valvola di ritegno errata o impostazioni di controllo troppo rigide possono simulare una quantità insufficiente di accumulo. Il ricevitore fa parte di un sistema di controllo, quindi diagnosticare i controlli e la domanda prima di aggiungere semplicemente un altro serbatoio.
5. Proteggere la purezza quando lo stoccaggio miscela l'azoto nel tempo
Un ricevitore miscela il gas nuovo con quello già presente. Questa operazione è utile per attenuare piccole fluttuazioni di purezza solo quando tutto il gas in ingresso è già conforme; non dovrebbe mai essere utilizzata per far apparire accettabile un prodotto non conforme tramite diluizione. La verifica della purezza e lo sfiato iniziale devono essere eseguiti prima dello stoccaggio quando la contaminazione del serbatoio risulterebbe difficile da eliminare. Se diversi gradi di purezza condividono un collettore, è preferibile utilizzare la separazione o un'analisi di miscelazione documentata piuttosto che presumere che un singolo ricevitore possa servire tutti gli utenti.
Questa decisione può anche essere verificata incrociando i dati del sito compressore di azoto alternativo Informazioni prima del rilascio della scheda tecnica del progetto. Il controllo incrociato qui è legato al posizionamento dei serbatoi di accumulo in azoto.
Anche le parti interne del recipiente di raccolta e le tubazioni a valle devono rimanere sufficientemente pulite per il processo. I nuovi recipienti possono contenere residui di fabbricazione, umidità o materiali di conservazione. Pulirli, asciugarli e spurgarli utilizzando una procedura approvata prima di collegarvi gli utilizzatori critici di azoto. Dopo la manutenzione, ripristinare la purezza mediante spurgo controllato e verifica con analizzatore anziché rimettere immediatamente il recipiente in produzione.
6. Strumentare, isolare, drenare e scaricare deliberatamente ciascun vaso
Ogni serbatoio o serbatoio necessita di un'indicazione della pressione e della protezione richiesta dal relativo codice di progettazione e da fonti di sovrapressione attendibili. L'indicazione della temperatura può essere utile laddove il calcolo dell'inventario o i cicli termici siano rilevanti. È necessario prevedere un isolamento che consenta la manutenzione, ma che non lasci il serbatoio collegato a una fonte di pressione attiva senza sfogo. Le valvole di ritegno non devono creare sezioni di intrappolamento nascoste tra un compressore e una valvola di isolamento chiusa.
Installare degli scarichi nei punti più bassi del serbatoio quando si sospetta l'ingresso di liquidi o la presenza di condensa, e assicurarsi che tali scarichi siano funzionanti in sicurezza. I percorsi di scarico di sicurezza e di depressurizzazione devono tenere conto dell'accumulo di azoto. Per i sistemi critici, valutare se l'isolamento di un serbatoio rimuova tutto lo stoccaggio e destabilizzi i restanti comandi del compressore; durante l'ispezione potrebbe essere necessario un bypass o una modalità operativa alternativa.
Tabella di posizionamento del buffer e del ricevitore
| Articolo | Domanda di ingegneria | Segnale di verifica o di decisione |
|---|---|---|
| Buffer a monte | Quale transizione tra produzione e potenziamento deve colmare? | La pressione di aspirazione rimane al di sopra del minimo del booster senza interferire con il funzionamento del generatore. |
| Ricevitore a valle | Quale picco di utilizzo o intervallo di ciclo deve coprire il sistema di accumulo? | La pressione del collettore rimane all'interno della banda di processo, mentre il controllo del compressore rimane stabile. |
| Confine di purezza | È consentito introdurre gas non conformi nelle scorte di magazzino? | L'analizzatore e la logica di sfiato proteggono il ricevitore prima che venga immesso gas non conforme alle specifiche. |
| Protezione dalla pressione | È possibile isolare un vaso sanguigno dalla valvola di scarico? | Ciascun ricevitore e sezione di contenimento mantiene una valida protezione contro la sovrapressione. |
| Annotare la motivazione finale nella richiesta di offerta, nel fascicolo di collaudo o nel registro di manutenzione, in modo che un altro ingegnere possa riprodurre la decisione. | ||
Foglio di lavoro per la verifica del progetto
Verificare la "stabilizzazione della potenza erogata dal generatore" creando una condizione controllata in cui il buffer a monte e il ciclo del compressore possano essere interpretati congiuntamente. Stabilizzare il sistema, annotare pressione, temperatura, portata o stato della macchina, a seconda dei casi, e utilizzare strumenti calibrati o ispezioni dirette nei punti indicati. Eseguire l'operazione "Identificare quale recipiente stabilizza la potenza erogata dal generatore e quale soddisfa la domanda di gas compresso" e registrare sia la risposta prevista che quella osservata. Se è richiesto un limite specifico per il modello, ricavarlo dalla documentazione del compressore, del recipiente, della tubazione, del generatore o del processo selezionato, anziché inserire un valore generico. La documentazione deve dimostrare perché la decisione finale è tecnicamente giustificabile.
Prima di chiudere l'ordine di lavoro, assicurarsi che l'operazione "Definizione della banda di alta e bassa pressione utilizzando la pressione assoluta per i calcoli di accumulo" sia tracciabile e documentabile. Per il ricevitore a valle, registrare il punto di riferimento e l'unità o la condizione fisica; per la stabilità della pressione, registrare il punto di confronto che conferma il comportamento coerente del sistema. Correlare entrambe le osservazioni alle "oscillazioni di aspirazione smorzate" e al carico effettivo o alla modalità operativa. Un valore senza indicazione di posizione e stato è difficile da riutilizzare in seguito. Qualora il controllo riveli una discrepanza, correggere la restrizione, lo stato di controllo, la condizione del componente o l'ipotesi di progettazione che l'ha causata, quindi ripetere la stessa osservazione in modo che la riparazione sia dimostrata e non ipotizzata.
Considerate la "copertura del picco di domanda" come un piccolo esperimento di collaudo. Definite lo stato iniziale, osservate il ciclo del compressore, modificate solo la variabile necessaria per il test approvato e monitorate la risposta nella miscelazione della purezza. L'azione "Calcola il massimo squilibrio a breve termine tra produzione e domanda e la sua durata" dovrebbe registrare la condizione iniziale, l'intervento, la condizione finale e qualsiasi allarme o risposta di controllo. Questo è utile quando diversi componenti possono generare lo stesso sintomo. Modificando un fattore alla volta e mantenendo il compressore entro i suoi limiti approvati, il team può distinguere la causa dalla coincidenza ed evitare di sostituire componenti hardware non responsabili.
Quando l'involucro del processo è stabile, il sito compressore di azoto di grande capacità La pagina fornisce un riferimento pratico sull'attrezzatura per la fase di selezione successiva. Il controllo incrociato qui è legato al posizionamento dei serbatoi di accumulo in atmosfera di azoto.
Per garantire l'affidabilità a lungo termine, collegare il principio "Posizionare gli strumenti di pressione e purezza in modo che le loro letture controllino l'inventario previsto" a una linea di base per la stabilità della pressione. Registrare tale linea di base quando l'impianto è pulito, stabile e in buone condizioni, includendo poi la protezione di sicurezza e il carico operativo, in modo che le letture successive possano essere normalizzate. Il concetto di revisione "ridurre i cicli del compressore" dovrebbe avere un trigger definito per l'indagine, anche quando il valore assoluto non ha raggiunto un livello di allarme. Una deviazione graduale da una linea di base riproducibile spesso fornisce un preavviso maggiore rispetto a una singola lettura isolata. Se la configurazione del processo cambia, creare una nuova linea di base documentata anziché confrontare stati operativi diversi.
confine di sicurezza e verifica
Il dimensionamento e il posizionamento dei serbatoi di accumulo sono attività di progettazione del sistema di pressione. Utilizzare i codici di riferimento dei recipienti, la pressione di progetto certificata, i calcoli di sicurezza, i requisiti sismici o del vento del sito, ove applicabili, e la progettazione dei supporti strutturali. Le perdite di azoto possono creare atmosfere povere di ossigeno, soprattutto intorno a recipienti e fosse all'interno di edifici. Isolare, depressurizzare, bloccare le fonti di pressione e verificare l'assenza di energia prima di aprire i collegamenti del recipiente o gli strumenti.
Lista di controllo per la progettazione del ricevitore
- Identificare quale imbarcazione stabilizza la produzione del generatore e quale soddisfa la domanda di gas compresso.
- Definire la fascia di alta e bassa pressione utilizzando la pressione assoluta per i calcoli di stoccaggio.
- Calcola il massimo squilibrio a breve termine tra produzione e domanda e la sua durata.
- Collocare gli strumenti di pressione e purezza in modo che le loro letture controllino l'inventario previsto.
- Verificare l'isolamento del ricevitore, le valvole di ritegno, gli scarichi, la depressurizzazione e i limiti di sicurezza.
- Le fluttuazioni di tendenza e la pressione in fase di messa in servizio per verificare che il sistema di accumulo svolga la funzione prevista.
Domande sul ricevitore di azoto
Un singolo ricevitore può alimentare entrambi i lati del compressore?
No. Il compressore crea due sistemi di pressione distinti. Un serbatoio tampone a monte e un serbatoio di accumulo a valle svolgono funzioni diverse e sono progettati e controllati per intervalli di pressione differenti.
Un ricevitore più grande riduce sempre il consumo energetico?
Può ridurre i cicli di funzionamento e consentire un controllo più stabile, ma un serbatoio sovradimensionato aumenta i costi e può incrementare le perdite di carico o di pressione. Le prestazioni energetiche dipendono dalla strategia di controllo del compressore e dalla banda di pressione richiesta.
L'analizzatore di ossigeno deve essere posizionato prima o dopo il ricevitore?
Per proteggere il prodotto immagazzinato, verificare la purezza prima che il gas venga immesso nel recipiente di raccolta. Il piano di qualità del processo potrebbe inoltre richiedere un monitoraggio aggiuntivo a valle.
Principio di collocazione per l'immagazzinamento
Posizionare il buffer a monte per stabilizzare la fonte di azoto e l'aspirazione del compressore; posizionare il ricevitore a valle per soddisfare la richiesta di alta pressione e il controllo. Dimensionare ciascuno in base al proprio squilibrio di flusso, al fabbisogno di tempo e all'escursione di pressione consentita, quindi verificare la purezza, lo sfogo, il drenaggio e il comportamento del controllo nelle posizioni effettive degli strumenti.
