Размер хранилища определяется запасами газа в диапазоне между двумя пределами давления.
Приёмник азота должен обеспечивать покрытие при заданном дисбалансе спроса или достижении целевого уровня цикличности; сам по себе объём резервуара не описывает полезный объём хранения.
В азотном буферном резервуаре газ накапливается за счет повышения давления выше нижнего рабочего предела. Полезный запас газа представляет собой разницу в содержании газа между выбранным высоким и низким абсолютным давлением, а не просто геометрический объем сосуда. Для расчета ресивера на пиковый период необходимо сначала определить потребность на выходе, подачу газа компрессором или генератором во время пикового периода, продолжительность пикового периода, допустимое падение давления и предположение о температуре газа. Ресивер должен подавать только дефицит между потребностью и текущим производством. Для простой изотермической оценки идеального газа нормированный полезный запас пропорционален объему сосуда, умноженному на разницу между высоким и низким абсолютным давлением, а затем скорректированному до выбранного эталонного давления и температуры. В реальных системах могут потребоваться поправки на сжимаемость и температуру. Вторая задача расчета — цикличность работы компрессора: достаточный объем ресивера может увеличить время между событиями загрузки и разгрузки или запуска и остановки. Эти две задачи — поддержка пикового периода и управление цикличностью — следует оценивать отдельно, поскольку диапазон управляющего давления и временная шкала могут различаться.
Переменные размера приемника
- громкость приемника
- Внутренний объем сосуда, доступный для хранения газообразного азота.
- высокое заданное давление
- Рабочее давление верхнего ресивера, при котором компрессор может разгрузиться, замедлить работу или остановиться.
- низкое заданное давление
- Более низкое давление, при котором увеличивается производительность или перезапускается компрессор, но при этом соблюдаются минимальные технологические требования.
- пиковый спрос
- Максимальное потребление азота в течение заданного события, включая его продолжительность.
- мощность компрессора
- Компрессор продолжает подавать азот, даже когда давление в ресивере падает во время происшествия.
- запасы пригодного для использования газа
- Разница в содержании газа между высоким и низким давлением в ресивере, выраженная на основе проектных данных.
1. Начните с дефицита спроса, а не с эмпирического правила "резервуара".
Создайте временной отрезок для пика. Если процесс потребляет 600 единиц нормированного потока, а компрессор подает 400, то ресиверу нужно будет восполнить дефицит в 200 единиц только на время события, а не все 600. Если производительность компрессора изменяется в зависимости от изменения давления на всасывании или нагнетании, используйте консервативную оценку подачи или проинтегрируйте фактический профиль производительности. Для повторяющихся пиков учтите время, доступное ресиверу для восстановления между событиями. Резервуар, достаточный для одной продувки, все равно может выйти из строя, если следующая продувка начнется до восстановления давления.
2. Выберите верхний и нижний пределы давления в настройках процесса и управления.
Низкое давление в ресивере должно оставаться достаточно высоким для обеспечения подачи газа конечному потребителю после потерь в трубопроводах и регулирующих клапанах. Высокое давление должно оставаться в пределах проектных параметров сосуда, компрессора и последующего оборудования и соответствовать стратегии управления. Более широкий диапазон давления позволяет хранить больше полезного газа в том же сосуде, но при этом изменяется коэффициент нагнетания компрессора и может увеличить нагрузку на регулятор. Не следует расширять диапазон давления за пределы утвержденных параметров оборудования только для уменьшения размера сосуда. Минимальные параметры процесса, заданные значения давления компрессора и защита от избыточного давления должны проектироваться совместно.
3. Используйте абсолютное давление в уравнении инвентаризации.
Для изотермического фильтра идеального газа количество газа пропорционально P_abs V/T. Следовательно, полезный запас газа между двумя давлениями пропорционален V(P_high_abs – P_low_abs) при приблизительно постоянной температуре. Чтобы выразить этот запас в нормальных кубических метрах, примените отношение опорного давления и температуры. Если температура ресивера существенно изменяется во время быстрого заполнения или отбора газа, изотермическое предположение может оказаться недостаточно точным. Для работы под высоким давлением также может потребоваться поправка на сжимаемость реального газа. Сформулируйте предположение таким образом, чтобы можно было уточнить расчеты без потери исходной логики.
Воспользуйтесь сайтом Расчет размеров буферного резервуара для азота В качестве второй проверки при преобразовании этого требования в спецификацию компрессора используется ресурс. В данном случае перекрестная проверка связана с размером компрессора, работающего в буферном резервуаре с азотом в пиковый период потребления.
4. Проверьте цикл работы компрессора как отдельный расчет.
Увеличение количества газа, которое необходимо израсходовать до того, как давление пересечет диапазон регулирования, позволяет снизить частоту пусков или разгрузок. Оцените, сколько времени требуется для перекачки газа из ресивера из зоны высокого давления в зону низкого давления при ожидаемом чистом расходе. Затем оцените время дозаправки. Сравните эти значения с допустимым режимом регулирования, указанным производителем компрессора, и требованиями к стабильности технологического давления. Ресивер избыточной мощности не всегда выгоден; он увеличивает капитальные затраты, запасы энергии, занимаемую площадь и требования к проверке сосудов под давлением. Размер ресивера следует выбирать исходя из цели регулирования, а не из самого большого сосуда, подходящего для данного объекта.
5. Определите, относится ли хранение к верхнему, нижнему или обоим направлениям.
Ресивер низкого давления может стабилизировать выходную мощность PSA или мембранного насоса и предотвратить перебои в подаче топлива из источника. Ресивер высокого давления обеспечивает быстрое удовлетворение потребностей на выходе и может уменьшить цикличность работы компрессора высокого давления. Они решают разные проблемы. Если у потребителя высокого давления наблюдаются резкие скачки давления, но генератор работает стабильно, оба варианта могут быть полезны: хранилище низкого давления отделяет генерацию от всасывания из бустера, а хранилище высокого давления отделяет подачу топлива из бустера от потребителя. Рассчитывайте запасы каждого типа топлива в отдельном диапазоне давлений, а не рассматривайте общий объем резервуаров на площадке как взаимозаменяемый.
6. Подтвердите с помощью теста зависимости давления от времени.
В процессе ввода в эксплуатацию зафиксируйте давление в ресивере, состояние компрессора, расход азота и потребность на выходе в течение репрезентативного события. Кривая давления покажет, насколько реалистичны были предполагаемый чистый дефицит и полезный запас. Если давление падает быстрее, чем прогнозировалось, проверьте потребность, производительность компрессора, утечки и фактический объем ресивера, прежде чем изменять заданные значения. Если компрессор включается и выключается значительно чаще, чем ожидалось, проверьте диапазон регулирования и чистый расход. График зависимости давления от времени является одним из наиболее полезных документов приемки, поскольку он связывает расчеты для сосуда с реальной динамикой процесса.
Обзор размеров буферных резервуаров
| Элемент | инженерный вопрос | Сигнал подтверждения или принятия решения |
|---|---|---|
| Пиковый дефицит | Каков объем спроса за вычетом предложения компрессоров во время события? | Размер хранилища рассчитывается исходя из недостающего газа, а не из всего технологического процесса. |
| Диапазон давления | Какие высокие и низкие давления допустимы для данного технологического процесса и оборудования? | Полезные запасы рассчитываются в рамках утвержденного операционного периода. |
| Время велопрогулки | Сколько времени требуется приемнику для перемещения между заданными значениями? | Частоту пусков-остановок или нагрузок-разгрузок можно оценить количественно. |
| местоположение резервуара | Целью является объективная стабилизация источника или поддержка пиковых нагрузок для пользователей? | Приёмники, расположенные выше и ниже по потоку, подбираются по своим собственным параметрам. |
| Окончательное решение следует зафиксировать в запросе предложений, файле ввода в эксплуатацию или журнале технического обслуживания, чтобы другой инженер мог воспроизвести принятое решение. | ||
Рабочий лист проверки проекта
Используйте объем ресивера в качестве контрольной точки на месте, связанной с «Определением пиковой потребности в азоте, вклада компрессора и продолжительности события». Запишите место измерения или проверки, состояние газа, нагрузку компрессора, соответствующие положения клапанов и документ, определяющий приемку. Одновременно проверьте заданное значение низкого давления, чтобы локальный симптом не был ошибочно принят за проблему всей системы. Концепция «определение события, связанного с потребностью» считается завершенной только тогда, когда наблюдение приводит к четкому решению: принять, исправить или передать на рассмотрение поставщику. Повторите проверку после любой коррекции и сохраните значения до и после вместе с записью о вводе в эксплуатацию или техническом обслуживании.
Прежде чем окончательно определиться с выбором оборудования, сравните эти обязанности с обязанностями на объекте. производитель азотных компрессоров Проверьте диапазон и убедитесь, что используется одна и та же основа давления. Перекрестная проверка здесь связана с размером буферного резервуара для азота и пиковой нагрузкой компрессора.
Проверьте расчет полезного запаса, создав одно контролируемое условие, в котором можно одновременно интерпретировать заданное высокое давление и пиковую нагрузку. Стабилизируйте систему, зафиксируйте давление, температуру, расход или состояние оборудования, используя калиброванные приборы или прямой осмотр в указанных местах. Выполните «Установку высокого и низкого давления в ресивере в соответствии с потребностями процесса и утвержденными пределами оборудования» и запишите как ожидаемую, так и наблюдаемую реакцию. Если требуется предел, специфичный для конкретной модели, получите его из документации выбранного компрессора, сосуда, трубопровода, генератора или технологического процесса, а не вводите общее значение. В записи должно быть указано, почему окончательное решение технически обосновано.
Перед закрытием наряда на ремонт необходимо обеспечить наличие подтверждающих документов для пункта «Использовать абсолютное давление и температуру при расчете запасов газа». Для низкого заданного значения давления запишите точку отсчета и параметры установки или физические условия; для производительности компрессора запишите точку сравнения, подтверждающую согласованную работу системы. Соотнесите оба наблюдения с «выбранным диапазоном давления» и с фактической нагрузкой или режимом работы. Значение без указания местоположения и состояния сложно использовать повторно. Если проверка выявит несоответствие, устраните ограничение, состояние управления, состояние компонентов или конструктивное предположение, вызвавшее его, а затем повторите то же наблюдение, чтобы ремонт был подтвержден, а не предположен.
Рассматривайте пункт «учет вклада компрессора» как небольшой эксперимент по вводу в эксплуатацию. Определите исходное состояние, понаблюдайте за пиковой нагрузкой, изменяйте только переменную, необходимую для утвержденного теста, и отслеживайте реакцию в объеме используемого газа. Действие «Проверка воздействия реального газа или неизотермических эффектов, если давление и скорость заполнения делают их существенными» должно оставлять запись об исходном состоянии, вмешательстве, конечном состоянии и любых срабатываниях сигнализации или мерах управления. Это полезно, когда несколько компонентов могут вызывать один и тот же симптом. Изменяя один фактор за раз и удерживая компрессор в пределах утвержденных параметров, команда может отделить причину от совпадения и избежать замены оборудования, которое не было причиной.
Для обеспечения долгосрочной надежности свяжите параметр «Выполнить отдельный расчет времени цикла для управления компрессором» с базовым значением производительности компрессора. Запишите это базовое значение, когда установка чистая, стабильная и заведомо исправная, затем добавьте объем ресивера и рабочую нагрузку, чтобы последующие показания можно было нормализовать. Концепция проверки «частоты циклов проверки» должна иметь определенный триггер для расследования, даже если абсолютное значение не достигло критического уровня. Постепенное отклонение от воспроизводимого базового значения часто дает больше предупреждений, чем одно изолированное показание. Если конфигурация процесса изменяется, создайте новое документированное базовое значение вместо сравнения различных рабочих состояний.
В ходе инженерной проверки подвергните сомнению предположение, лежащее в основе «проверки конструкции сосуда и предохранительного клапана», проследив физический путь, связанный с запасом полезного газа и заданным высоким давлением. Проследите путь газа, тепла, силы, управляющего сигнала или утечки от источника к месту назначения и определите каждый компонент, который может изменить результат. Затем выполните «Ввод ресивера в эксплуатацию с помощью анализа зависимости давления от времени во время типичного события» в точке, где фактически принимается решение, а не на наиболее удобном манометре. Запишите любое падение давления, разницу температур, задержку управления или результаты проверки, объясняющие поведение. Эта проверка на основе пути предотвращает интерпретацию локальных измерений без учета контекста системы.
Это решение также можно проверить, сравнив его с данными сайта. компрессор азота средней мощности Информация, предоставляемая до публикации технических характеристик проекта. Здесь проводится перекрестная проверка, связанная с размером буферного резервуара для азота и пиковой потребностью в компрессоре.
Границы безопасности и проверки
Ресивер — это сосуд под давлением, содержащий накопленную энергию. Конструкция сосуда, предохранительные клапаны, опоры, контроль и изоляция должны соответствовать применимым требованиям проекта и законодательства юрисдикции. Не следует повышать заданные значения давления в ресивере для пополнения запасов без подтверждения того, что каждый подключенный компонент одобрен для нового давления. Азот, выделяющийся во время сброса давления, слива или технического обслуживания, может вытеснить кислород; пути вентиляции должны быть безопасными.
Последовательность вычислений приемника
- Определите пиковую потребность в азоте, вклад компрессора и продолжительность события.
- Установите высокое и низкое давление в ресивере в соответствии с потребностями технологического процесса и утвержденными пределами возможностей оборудования.
- При расчете запасов газа используйте абсолютное давление и температуру.
- Проверьте влияние реального газа или неизотермических эффектов, если давление и скорость заполнения делают их существенными.
- Выполните отдельный расчет времени цикла для управления компрессором.
- Вводите приемник в эксплуатацию, отслеживая зависимость давления от времени в ходе типичного события.
Вопросы о буферных резервуарах
Можно ли рассчитать размер азотного ресивера, исходя только из расхода компрессора?
Нет. Вам необходимы профиль спроса, вклад компрессора, продолжительность события и полезный диапазон давления. Объём ресивера — это инструмент для отсрочки платежей, а не замена постоянной мощности.
Означает ли более широкий диапазон давления всегда меньший объем резервуара?
Расширение утвержденного диапазона увеличивает полезный запас материалов, однако минимальное технологическое давление, степень сжатия компрессора, режим работы регулятора и номинальные характеристики сосуда ограничивают возможности расширения этого диапазона.
Буферный бак должен располагаться до или после ускорителя?
Размещайте накопители там, где они решают выявленную проблему. Накопители, расположенные выше по потоку, стабилизируют источник и всасывание; накопители, расположенные ниже по потоку, поддерживают высокие пики давления и уменьшают циклы работы бустера. Некоторым системам необходимы оба варианта.
Правило расчета размера приемника
Рассчитать размер буферного резервуара для азота, исходя из необходимого запаса газа между утвержденными высоким и низким давлением. Вычесть объем газа, который компрессор продолжает подавать в пиковый период, отдельно проверить цикличность работы и разместить резервуар на той стороне компрессора, которая отвечает за реальную динамическую проблему. Затем проверить результат с помощью анализа зависимости давления от времени непосредственно на объекте.
