Projektowanie rurociągów sprężarek azotu: rozmiar rurociągu, zawory, odpływy i ochrona ciśnieniowa

Rurociągi sprężarek azotu nie stanowią zestawu połączeń między dyszami urządzeń. Po stronie ssącej regulują one rzeczywiste ciśnienie dostępne dla butli. Po stronie tłocznej przenoszą cieplejszy, gęstszy gaz i mogą przenosić pulsacje do instalacji. Zawory decydują o tym, czy maszyny można odciąć bez uwięzienia niebezpiecznego ciśnienia, a spusty – o tym, czy kondensat pozostaje w chłodnicach i punktach o niskim ciśnieniu. Dlatego użyteczny proces projektowania rozpoczyna się od obliczeń przepływu i spadku ciśnienia, a następnie uwzględnia pulsacje i wsparcie mechaniczne, układy zaworów roboczych i konserwacyjnych, odpływ oraz redukcję ciśnienia dla każdej potencjalnie zablokowanej sekcji. Rozmiar przyłącza wydrukowany na dyszy sprężarki nie zastępuje niniejszego przeglądu systemu.

Funkcje rurociągów do zdefiniowania

rozmiar przewodu ssącego

Średnica rury dobrana w taki sposób, aby strata ciśnienia wlotowego i prędkość gazu były zgodne z wydajnością sprężarki w wymaganym zakresie przepływu.

rozmiar linii wylotowej

Średnica dobrana do dopuszczalnego spadku ciśnienia, prędkości, zachowania pulsacji, obciążeń mechanicznych i przyszłego zapotrzebowania w warunkach sprężonego gazu.

zawór zwrotny

Urządzenie zaporowe, które ogranicza przepływ wsteczny ze zbiorników, maszyn równoległych lub rurociągów położonych dalej w przypadku zatrzymania sprężarki.

zawór odcinający

Zawór odcinający służący do oddzielenia sprzętu lub rurociągów na czas konserwacji; jego umiejscowienie określa, co pozostaje pod ciśnieniem w trakcie pracy.

punkt spustowy

Połączenie w punkcie najniższym lub separatorze służące do usuwania cieczy, która może powstać po schłodzeniu lub dostać się do systemu w wyniku problemów z oczyszczaniem w górnym biegu rzeki.

ulga w ucisku

Urządzenie lub system chroniący granicę ciśnienia przed wiarygodnym nadciśnieniem, w tym zablokowanym wylotem, rozszerzalnością cieplną i cofaniem się przepływu, w stosownych przypadkach.

1. Dobierz rozmiar przewodu ssącego na podstawie straty ciśnienia, a nie średnicy dyszy

Oblicz spadek ciśnienia ssania, wykorzystując minimalne oczekiwane ciśnienie w odbiorniku, maksymalne wymagane natężenie przepływu masowego, temperaturę gazu, rzeczywistą długość rurociągu, złączki, zawory, filtry i wszelkie elementy pulsacyjne. Dobór sprężarki powinien uwzględniać ciśnienie na kołnierzu ssawnym po tych stratach. Nawet niewielkie ograniczenie może zmniejszyć napełnienie cylindra i zwiększyć stopień sprężania, więc linia, która wydaje się akceptowalna przy średnim przepływie, może stać się elementem ograniczającym przy szczytowym zapotrzebowaniu.

Należy zachować możliwie bezpośrednią linię ssącą i unikać zbędnych reduktorów lub zaworów ograniczających w pobliżu sprężarki. W przypadku znacznych pulsacji posuwisto-zwrotnych należy przestrzegać wymagań producenta dotyczących badań akustycznych lub pulsacyjnych, dotyczących rozmiaru butli, układu dysz i geometrii linii. Większa rura może zmniejszyć prędkość, ale sama w sobie nie rozwiązuje problemu pulsacji; należy wspólnie przeanalizować kolumnę gazu i wzbudzenie sprężarki.

2. Sprawdź linię tłoczną przy rzeczywistym ciśnieniu i temperaturze

Przepływ objętościowy na wylocie jest niższy niż przepływ objętościowy na ssaniu, ponieważ gaz jest sprężony, ale temperatura jest wyższa, a spadek ciśnienia nadal ma znaczenie. Oceń każdy segment pod kątem lokalnego ciśnienia i temperatury. Pierwszy odcinek za cylindrem lub stopniem może mieć inne wymagania dotyczące rozszerzalności cieplnej i pulsacji niż odcinek wylotowy chłodnicy. Zapewnij elastyczność lub podpory wymagane przez projekt naprężeń rurociągu, nie obciążając dysz sprężarki ponad ich dopuszczalne wartości.

Po potwierdzeniu stanu pola należy dokonać przeglądu miejsca rurociąg sprężarki azotu Zasób, aby dopasować wymagania do realistycznej rodziny sprężarek. Weryfikacja krzyżowa jest tutaj powiązana z projektem rurociągu sprężarki azotu i rozmiarem linii zaworów.

Jeśli odbiornik wysokiego ciśnienia znajduje się w pewnej odległości od sprężarki, należy uwzględnić straty ciśnienia w rurociągu w nastawach sterowania. Sprężarka może osiągnąć granicę wydajności, podczas gdy w odbiorniku ciśnienie pozostaje poniżej żądanego, jeśli rurociąg jest przewężony. Podczas rozruchu należy zmierzyć obie lokalizacje, aby ustalić normalną różnicę ciśnień przy znanym przepływie. Wzrost różnicy ciśnień w późniejszym czasie może wskazywać na częściowo zamknięty zawór, zablokowanie filtra, przewężenie lub zmianę zapotrzebowania.

3. Zamontuj zawory zwrotne i odcinające dla każdego stanu roboczego

Zawór zwrotny po stronie tłocznej zazwyczaj zapobiega cofaniu się czynnika wysokociśnieniowego przez zatrzymaną sprężarkę. W systemach równoległych każdy ciąg wymaga układu, który zapobiega niezamierzonemu sprężaniu przez pracującą maszynę ciśnienia do ciągu jałowego. Zawory zwrotne po stronie ssawnej są stosowane tylko wtedy, gdy wymaga tego logika procesu; mogą one powodować dodatkowe ograniczenie wlotu i nie powinny być instalowane z przyzwyczajenia. Kierunek przepływu i położenie awaryjne należy wyraźnie zaznaczyć na schemacie P&ID.

Zawory odcinające muszą umożliwiać konserwację bez wyłączania zabezpieczenia nadmiarowego. Należy sprawdzić zestaw zaworów pod kątem normalnej pracy, uruchamiania, wyłączania, wymiany sprężarki, odcięcia zbiornika, czyszczenia chłodnicy i konserwacji urządzeń. Jeśli zamknięcie dwóch zaworów może spowodować uwięzienie gazu w chłodnicy lub segmencie rurociągu, ta uwięziona objętość wymaga określonej strategii zabezpieczenia ciśnieniowego lub dekompresji. Operatorzy nie powinni być zmuszeni do improwizowania, który zawór zapewni bezpieczeństwo danej sekcji.

4. Zamontuj odpływy w miejscach, w których może gromadzić się płyn

Azot może przedostać się do sprężarki w stanie suchym, ale chłodzenie dolotowe nadal może ujawnić wilgoć, jeśli wcześniejsze oczyszczanie gazu jest niewystarczające, a maszyny smarowane olejem mogą wymagać separacji. Należy zidentyfikować separatory, wyloty chłodnic, niskie kieszenie rurowe i dna odbiorników, w których może gromadzić się ciecz. Przyłącza spustowe powinny być dostępne, zabezpieczone przed zamarzaniem, tam gdzie to konieczne, i podłączone do odpowiedniego systemu zbierania lub usuwania, a nie pozostawiane jako otwarte, ręczne punkty odpowietrzania.

Odpływ, który nigdy nie odprowadza wody, nie świadczy o tym, że system jest suchy. Sprawdź działanie odpływu podczas rozruchu i przeglądu. Z drugiej strony, nieoczekiwany kondensat jest informacją diagnostyczną: może wskazywać na problem z suszarką, zmianę temperatury chłodnicy lub zanieczyszczenie procesu. Monitoruj ilość i wygląd odpływu tam, gdzie kontrola zanieczyszczeń ma znaczenie, zamiast traktować go jako rutynowy odpad bez wartości inżynieryjnej.

5. Rurociągi podtrzymujące pulsacje, wibracje i ruchy termiczne

Sprężarki tłokowe generują pulsacje ciśnienia i drgania mechaniczne, których obliczenia rurociągów o stałym przepływie nie uwzględniają. Duże, niepodparte rozpiętości, przyłącza do urządzeń o małej średnicy oraz ciężkie zawory w pobliżu wibrujących dysz to częste problemy związane ze zmęczeniem materiału. Należy przestrzegać wskazówek producenta sprężarki i rurociągów dotyczących naprężeń w zakresie podpór, zacisków, butli pulsacyjnych, elementów elastycznych i wzmocnień o małej średnicy. Nie należy stosować niezatwierdzonego węża elastycznego jako uniwersalnego zabezpieczenia przed drganiami w instalacjach z azotem pod wysokim ciśnieniem.

Aby uzyskać powiązany test porównawczy sprzętu, zapoznaj się z witryną przemysłowy kompresor N2 Opcje podczas sprawdzania założeń operacyjnych w tej sekcji. Weryfikacja krzyżowa jest tutaj powiązana z projektem rurociągu sprężarki azotu, rozmiarem linii i zaworami.

Rura tłoczna z gorącym powietrzem również rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Strategia ograniczania powinna umożliwiać zamierzony ruch termiczny, jednocześnie kontrolując obciążenia dyszy i drgania. Należy sprawdzić podpory podczas początkowego cyklu pracy na gorąco, ponieważ samo ustawienie na zimno nie pokazuje, jak rura zachowuje się w temperaturze roboczej. Należy zbadać każdy widoczny ruch, uderzenie lub powtarzający się ślad kontaktu, zanim przekształci się w pęknięcie zmęczeniowe.

6. Zabezpiecz każdą wiarygodną nadciśnieniową i zablokowaną obudowę

Należy zaplanować maksymalne źródło ciśnienia, które może oddziaływać na każdy rurociąg, chłodnicę, filtr, separator, zbiornik i przyłącze aparatury. Należy wziąć pod uwagę wylot sprężarki, przepływ zwrotny w odbiorniku wysokiego ciśnienia, rozszerzalność cieplną uwięzionego gazu oraz niewspółosiowość zaworów, jeśli jest to możliwe. Rozmiary, nastawa ciśnienia, materiały i przebieg wylotu urządzenia bezpieczeństwa muszą być zgodne z obowiązującymi przepisami i założeniami projektowymi. Nigdy nie należy wybierać nastawy upustu, dodając jedynie arbitralny margines powyżej normalnego ciśnienia roboczego.

Następnie należy sprawdzić, czy operatorzy mogą odłączyć zawór bezpieczeństwa, podczas gdy chroniony sprzęt pozostaje w eksploatacji. W przypadku stosowania podwójnych zaworów bezpieczeństwa lub zaworów rozdzielczych, układ musi zapewniać stałą dostępność jednej prawidłowej ścieżki bezpieczeństwa. Przed obciążeniem sprężarki należy zweryfikować położenie zaworu, numery identyfikacyjne, strzałki przepływu, przebieg przewodu bezpieczeństwa oraz zakresy pomiarowe pod kątem zgodności z rysunkiem P&ID.

Przegląd projektu rurociągu

Arkusz weryfikacji projektu

Zamknij pętlę „Oblicz stratę w linii ssawnej przy maksymalnym przepływie i minimalnym ciśnieniu źródłowym”, dokumentując przyczynę, reakcję i akceptację. Zacznij od „ograniczenia ssania”, zidentyfikuj oczekiwane zachowanie rozmiaru linii ssawnej i wybierz drugą obserwację z uwzględnieniem zaworu zwrotnego, która może niezależnie potwierdzić ten sam wniosek. Przeprowadź kontrolę bez pomijania zabezpieczeń ani przekraczania zatwierdzonego zakresu roboczego. Jeśli oba sygnały się nie zgadzają, sprawdź dokładność przyrządu, stan zaworu, spadek ciśnienia, zanieczyszczenie, nieszczelność lub logikę sterowania, zanim zdecydujesz, który element wymaga naprawy. Niezależne potwierdzenie jest cenne, gdy wyłączenie lub wymiana byłyby kosztowne.

Przekształć element przeglądu „prędkość gazu sterującego” w zarejestrowany krok akceptacji. Określ, gdzie obserwowany jest rozmiar przewodu tłocznego, stan roboczy w tym momencie oraz jakie warunki przed lub za zaworem mogą zmienić zawór odcinający. Zapisz instrument, rysunek, kartę katalogową lub dane z oględzin fizycznych użyte do ustalenia podstawy. Następnie wykonaj czynność „Oblicz każdy segment tłoczny przy rzeczywistym ciśnieniu i temperaturze” w powtarzalnych warunkach. Jeśli wynik jest sprzeczny z oczekiwanym zachowaniem, wstrzymaj się z kolejną decyzją projektową lub konserwacyjną do czasu wyjaśnienia rozbieżności. Daje to innemu inżynierowi wystarczający kontekst do powtórzenia kontroli bez polegania na pamięci lub nieudokumentowanym założeniu.

Użyj zaworu zwrotnego jako punktu kontrolnego w terenie, powiązanego z poleceniem „Zaznacz zawory zwrotne, zawory odcinające, obejścia i normalne pozycje robocze na schemacie P&ID”. Zapisz miejsce pomiaru lub kontroli, stan gazu, obciążenie sprężarki, odpowiednie pozycje zaworów oraz dokument definiujący akceptację. Jednocześnie sprawdź punkt spustowy, aby uniknąć pomyłki lokalnego objawu z problemem całego systemu. Koncepcja „zorganizowania odcięcia i obejścia” jest kompletna tylko wtedy, gdy obserwacja prowadzi do jasnej decyzji: zaakceptować, poprawić lub przekazać do oceny dostawcy. Powtórz kontrolę po każdej korekcie i zachowaj wartości przed i po w dokumentacji uruchomienia lub konserwacji.

Użyj witryny sprężarka azotu do separacji powietrza Zasób jako druga kontrola podczas przekładania tego wymogu na specyfikację sprężarki. Weryfikacja krzyżowa jest tutaj powiązana z projektem rurociągu sprężarki azotu, rozmiarem linii i zaworami.

Zweryfikuj „umieszczenie odpływów w najniższych punktach”, tworząc jeden kontrolowany stan, w którym zawór odcinający i zawór bezpieczeństwa można interpretować łącznie. Ustabilizuj system, zanotuj ciśnienie, temperaturę, przepływ lub stan maszyny, w zależności od potrzeb, i użyj skalibrowanych przyrządów lub bezpośredniej inspekcji w wyznaczonych miejscach. Przeprowadź „Dodaj dostępne odpływy w separatorach, wylotach chłodnic, odbiornikach i rzeczywistych najniższych punktach” i zanotuj zarówno oczekiwaną, jak i obserwowaną odpowiedź. Jeśli wymagany jest limit specyficzny dla danego modelu, uzyskaj go z dokumentacji wybranej sprężarki, zbiornika, rurociągu, generatora lub procesu, zamiast wpisywać wartość ogólną. Zapis powinien wskazywać, dlaczego ostateczna decyzja jest technicznie uzasadniona.

Granica bezpieczeństwa i weryfikacji

Azot pod wysokim ciśnieniem może szybko uwalniać energię i wypierać tlen. Klasa ciśnienia rurociągu, grubość ścianki, materiał, metoda łączenia, rozmiar upustu i konstrukcja podpór wymagają przestrzegania odpowiednich norm technicznych i obliczeń projektowych. Nigdy nie luzować kołnierza, przyłącza instrumentu, spustu ani pokrywy zaworu, aby sprawdzić, czy rurociąg jest pod ciśnieniem. Przed otwarciem granicy ciśnienia należy odizolować, rozprężyć przez zaprojektowaną trasę i sprawdzić, czy nie ma w niej energii.

Lista kontrolna projektu rurociągów

1. Oblicz straty w linii ssącej przy maksymalnym przepływie i minimalnym ciśnieniu źródłowym.
2. Oblicz każdy segment wyładowania przy jego rzeczywistym ciśnieniu i temperaturze.
3. Zaznacz zawory zwrotne, zawory odcinające, obejścia i normalne pozycje robocze na schemacie P&ID.
4. Dodaj dostępne odpływy przy separatorach, wylotach chłodnic, odbiornikach i naprawdę niskich punktach.
5. Przegląd pulsacji posuwisto-zwrotnych, podpór, połączeń o małym przekroju i ruchu cieplnego.
6. Sprawdź upust ciśnienia dla każdego podzespołu i każdego wiarygodnego układu zaworów.

Pytania dotyczące rurociągów azotowych

Zasada projektowania rurociągów

Dobre orurowanie sprężarki azotu utrzymuje dostępne ciśnienie ssania, kontroluje straty i pulsacje tłoczenia, umożliwia przewidywalną izolację zaworów, usuwa ciecz z rzeczywistych punktów zbiorczych i chroni każdą granicę ciśnienia. Należy traktować schemat P&ID, obliczenia spadków ciśnienia, analizę pulsacji, projekt naprężeń i analizę odciążenia jako połączone części jednego projektu.