Pertimbangan Pemilihan Segel – Memasang Segel Mekanis Ganda Bertekanan Tinggi

Susunan 3 segel mekanis adalahsegel gandadimana rongga cairan penghalang antar seal dijaga pada tekanan yang lebih besar dari tekanan ruang seal. Seiring berjalannya waktu, industri ini telah mengembangkan beberapa strategi untuk menciptakan lingkungan bertekanan tinggi yang diperlukan untuk segel ini. Strategi ini dituangkan dalam rencana perpipaan segel mekanis. Meskipun banyak dari rencana ini memiliki fungsi serupa, karakteristik pengoperasian masing-masing rencana bisa sangat berbeda dan akan berdampak pada semua aspek sistem penyegelan.

Rencana Perpipaan 53B, sebagaimana didefinisikan oleh API 682, adalah rencana perpipaan yang memberi tekanan pada cairan penghalang dengan akumulator kandung kemih bermuatan nitrogen. Kandung kemih bertekanan bekerja langsung pada cairan penghalang, memberi tekanan pada seluruh sistem penyegelan. Kandung kemih mencegah kontak langsung antara gas bertekanan dan cairan penghalang yang menghilangkan penyerapan gas ke dalam cairan. Hal ini memungkinkan Piping Plan 53B digunakan pada aplikasi bertekanan lebih tinggi dibandingkan Piping Plan 53A. Sifat akumulator yang mandiri juga menghilangkan kebutuhan akan pasokan nitrogen yang konstan, sehingga menjadikan sistem ini ideal untuk instalasi jarak jauh.

Namun manfaat akumulator kandung kemih diimbangi oleh beberapa karakteristik pengoperasian sistem. Tekanan Piping Plan 53B ditentukan langsung oleh tekanan gas di kandung kemih. Tekanan ini dapat berubah drastis karena beberapa variabel.

Kandung kemih dalam akumulator harus diisi terlebih dahulu sebelum cairan penghalang ditambahkan ke dalam sistem. Hal ini menciptakan dasar untuk semua perhitungan dan interpretasi operasi sistem di masa depan. Tekanan pra-pengisian sebenarnya bergantung pada tekanan operasi sistem dan volume aman cairan penghalang dalam akumulator. Tekanan pra-pengisian juga bergantung pada suhu gas di kandung kemih. Catatan: tekanan pra-pengisian hanya diatur pada saat commissioning awal sistem dan tidak akan disesuaikan selama pengoperasian sebenarnya.

Tekanan gas di dalam kandung kemih akan bervariasi tergantung pada suhu gas. Dalam kebanyakan kasus, suhu gas akan mengikuti suhu lingkungan di lokasi pemasangan. Aplikasi di wilayah yang mengalami perubahan suhu harian dan musiman yang besar akan mengalami perubahan besar pada tekanan sistem.

Konsumsi Cairan PenghalangSelama pengoperasian, segel mekanis akan mengonsumsi cairan penghalang melalui kebocoran segel normal. Cairan penghalang ini diisi ulang oleh cairan di akumulator, sehingga terjadi perluasan gas di kandung kemih dan penurunan tekanan sistem. Perubahan ini merupakan fungsi dari ukuran akumulator, tingkat kebocoran segel, dan interval perawatan yang diinginkan untuk sistem (misalnya, 28 hari).

Perubahan tekanan sistem adalah cara utama pengguna akhir melacak kinerja seal. Tekanan juga digunakan untuk membuat alarm pemeliharaan dan mendeteksi kegagalan segel. Namun, tekanan akan terus berubah selama sistem beroperasi. Bagaimana seharusnya pengguna mengatur tekanan dalam sistem Plan 53B? Kapan perlu menambahkan cairan penghalang? Berapa banyak cairan yang harus ditambahkan?

Kumpulan penghitungan teknik pertama yang dipublikasikan secara luas untuk sistem Plan 53B muncul di API 682 Edisi Keempat. Lampiran F memberikan petunjuk langkah demi langkah tentang cara menentukan tekanan dan volume untuk rencana perpipaan ini. Salah satu persyaratan API 682 yang paling berguna adalah pembuatan papan nama standar untuk akumulator kandung kemih (API 682 Edisi Keempat, Tabel 10). Papan nama ini berisi tabel yang mencatat tekanan pra-pengisian, pengisian ulang, dan alarm untuk sistem pada rentang kondisi suhu sekitar di lokasi aplikasi. Catatan: tabel dalam standar hanyalah sebuah contoh dan nilai sebenarnya akan berubah secara signifikan bila diterapkan pada aplikasi bidang tertentu.

Salah satu asumsi dasar Gambar 2 adalah bahwa Piping Plan 53B diharapkan beroperasi secara kontinyu dan tanpa mengubah tekanan awal pengisian awal. Ada juga asumsi bahwa sistem mungkin terkena seluruh rentang suhu lingkungan dalam jangka waktu singkat. Hal ini memiliki implikasi yang signifikan dalam desain sistem dan mengharuskan sistem dioperasikan pada tekanan yang lebih besar dibandingkan rencana perpipaan segel ganda lainnya.

Menggunakan Gambar 2 sebagai referensi, contoh aplikasi dipasang di lokasi yang suhu lingkungannya antara -17°C (1°F) dan 70°C (158°F). Batas atas kisaran ini nampaknya sangat tinggi, namun hal ini juga mencakup efek pemanasan matahari pada akumulator yang terkena sinar matahari langsung. Baris pada tabel mewakili interval suhu antara nilai tertinggi dan terendah.

Saat pengguna akhir mengoperasikan sistem, mereka akan menambahkan tekanan cairan penghalang hingga tekanan isi ulang tercapai pada suhu sekitar saat ini. Tekanan alarm adalah tekanan yang menunjukkan bahwa pengguna akhir perlu menambahkan cairan penghalang tambahan. Pada suhu 25°C (77°F), operator akan mengisi daya akumulator terlebih dahulu hingga 30,3 bar (440 PSIG), alarm akan disetel ke 30,7 bar (445 PSIG), dan operator akan menambahkan cairan penghalang hingga tekanan mencapai 37,9 bar (550 PSIG). Jika suhu lingkungan turun hingga 0°C (32°F), maka tekanan alarm akan turun menjadi 28,1 bar (408 PSIG) dan tekanan pengisian ulang menjadi 34,7 bar (504 PSIG).

Dalam skenario ini, alarm dan tekanan pengisian ulang keduanya berubah, atau mengambang, sebagai respons terhadap suhu sekitar. Pendekatan ini sering disebut sebagai strategi mengambang-mengambang. Baik alarm maupun isi ulang “mengambang”. Hal ini menghasilkan tekanan operasi terendah untuk sistem penyegelan. Namun hal ini menempatkan dua persyaratan khusus pada pengguna akhir; menentukan tekanan alarm dan tekanan isi ulang yang benar. Tekanan alarm untuk sistem merupakan fungsi suhu dan hubungan ini harus diprogram ke dalam sistem DCS pengguna akhir. Tekanan isi ulang juga akan bergantung pada suhu sekitar, sehingga operator perlu mengacu pada papan nama untuk menemukan tekanan yang tepat untuk kondisi saat ini.

Beberapa pengguna akhir menginginkan pendekatan yang lebih sederhana dan menginginkan strategi dimana tekanan alarm dan tekanan isi ulang bersifat konstan (atau tetap) dan tidak bergantung pada suhu sekitar. Strategi tetap-tetap memberi pengguna akhir hanya satu tekanan untuk mengisi ulang sistem dan satu-satunya nilai untuk memperingatkan sistem. Sayangnya, kondisi ini harus mengasumsikan suhu berada pada nilai maksimum, karena perhitungan mengkompensasi penurunan suhu lingkungan dari suhu maksimum ke suhu minimum. Hal ini menyebabkan sistem beroperasi pada tekanan yang lebih tinggi. Dalam beberapa aplikasi, penggunaan strategi tetap dapat mengakibatkan perubahan pada desain segel atau peringkat MAWP untuk komponen sistem lain untuk menangani tekanan tinggi.

Pengguna akhir lainnya akan menerapkan pendekatan hibrid dengan tekanan alarm tetap dan tekanan isi ulang mengambang. Hal ini dapat mengurangi tekanan pengoperasian sekaligus menyederhanakan pengaturan alarm. Keputusan mengenai strategi alarm yang tepat hanya boleh dibuat setelah mempertimbangkan kondisi aplikasi, kisaran suhu sekitar, dan kebutuhan pengguna akhir.

Terdapat beberapa modifikasi dalam desain Piping Plan 53B yang dapat membantu mengurangi beberapa tantangan ini. Pemanasan dari radiasi matahari dapat meningkatkan suhu maksimum akumulator secara signifikan untuk perhitungan desain. Menempatkan akumulator di tempat teduh atau membuat pelindung matahari untuk akumulator dapat menghilangkan pemanasan matahari dan mengurangi suhu maksimum dalam perhitungan.

Pada uraian di atas, istilah suhu lingkungan digunakan untuk menyatakan suhu gas di dalam kandung kemih. Dalam kondisi suhu sekitar yang stabil atau berubah perlahan, asumsi ini masuk akal. Jika terdapat perubahan besar dalam kondisi suhu sekitar antara siang dan malam, isolasi akumulator dapat memoderasi perubahan suhu efektif kandung kemih sehingga menghasilkan suhu pengoperasian yang lebih stabil.

Pendekatan ini dapat diperluas dengan menggunakan pelacakan panas dan isolasi pada akumulator. Jika hal ini diterapkan dengan benar, akumulator akan beroperasi pada satu suhu tanpa memperhatikan perubahan suhu lingkungan harian atau musiman. Ini mungkin merupakan pilihan desain tunggal yang paling penting untuk dipertimbangkan di area dengan variasi suhu yang besar. Pendekatan ini memiliki basis terpasang yang besar di lapangan dan memungkinkan Plan 53B digunakan di lokasi yang tidak mungkin dilakukan dengan penelusuran panas.

Pengguna akhir yang mempertimbangkan untuk menggunakan Piping Plan 53B harus menyadari bahwa piping plan ini bukan sekadar Piping Plan 53A dengan akumulator. Hampir setiap aspek desain sistem, commissioning, pengoperasian, dan pemeliharaan Plan 53B bersifat unik untuk rencana perpipaan ini. Sebagian besar rasa frustrasi yang dialami pengguna akhir berasal dari kurangnya pemahaman terhadap sistem. Seal OEM dapat menyiapkan analisis yang lebih rinci untuk aplikasi tertentu dan dapat memberikan latar belakang yang diperlukan untuk membantu pengguna akhir menentukan dan mengoperasikan sistem ini dengan benar.