Pertimbangan Pemilihan Seal – Memasang Seal Mekanik Ganda Bertekanan Tinggi

Susunan 3 segel mekanis adalahsegel gandadi mana rongga fluida penghalang antara segel dipertahankan pada tekanan yang lebih besar daripada tekanan ruang segel. Seiring berjalannya waktu, industri telah mengembangkan beberapa strategi untuk menciptakan lingkungan bertekanan tinggi yang diperlukan untuk segel ini. Strategi ini tertuang dalam rencana perpipaan segel mekanis. Meskipun banyak dari rencana ini memiliki fungsi yang sama, karakteristik pengoperasian masing-masing dapat sangat berbeda dan akan memengaruhi semua aspek sistem penyegelan.

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

Namun, manfaat akumulator bladder diimbangi oleh beberapa karakteristik pengoperasian sistem. Tekanan Piping Plan 53B ditentukan secara langsung oleh tekanan gas dalam bladder. Tekanan ini dapat berubah secara drastis karena beberapa variabel.

Kantung dalam akumulator harus diisi terlebih dahulu sebelum cairan penghalang ditambahkan ke dalam sistem. Ini menjadi dasar untuk semua perhitungan dan interpretasi pengoperasian sistem di masa mendatang. Tekanan prapengisian aktual bergantung pada tekanan pengoperasian untuk sistem dan volume aman cairan penghalang dalam akumulator. Tekanan prapengisian juga bergantung pada suhu gas dalam kantung. Catatan: tekanan prapengisian hanya ditetapkan pada komisioning awal sistem dan tidak akan disesuaikan selama pengoperasian aktual.

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

Konsumsi Cairan PenghalangSelama pengoperasian, segel mekanis akan mengonsumsi cairan penghalang melalui kebocoran segel normal. Cairan penghalang ini diisi ulang oleh cairan dalam akumulator, yang mengakibatkan pemuaian gas dalam kantung 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 merupakan cara utama bagi pengguna akhir untuk melacak kinerja segel. Tekanan juga digunakan untuk membuat alarm perawatan dan mendeteksi kegagalan segel. Namun, tekanan akan terus berubah saat sistem beroperasi. Bagaimana seharusnya pengguna mengatur tekanan dalam sistem Plan 53B? Kapan perlu menambahkan cairan penghalang? Berapa banyak cairan yang harus ditambahkan?

Kumpulan perhitungan teknik pertama yang dipublikasikan secara luas untuk sistem Plan 53B muncul dalam API 682 Edisi Keempat. Lampiran F menyediakan petunjuk langkah demi langkah tentang cara menentukan tekanan dan volume untuk rencana perpipaan ini. Salah satu persyaratan API 682 yang paling berguna adalah pembuatan pelat nama standar untuk akumulator bladder (API 682 Edisi Keempat, Tabel 10). Pelat nama ini berisi tabel yang mencatat tekanan pra-pengisian, pengisian ulang, dan alarm untuk sistem pada kisaran kondisi suhu sekitar di lokasi aplikasi. Catatan: tabel dalam standar hanyalah contoh dan nilai aktual akan berubah secara signifikan saat diterapkan pada aplikasi lapangan tertentu.

Salah satu asumsi dasar dari Gambar 2 adalah bahwa Rencana Perpipaan 53B diharapkan beroperasi secara terus-menerus dan tanpa mengubah tekanan awal pra-pengisian. Ada juga asumsi bahwa sistem dapat terpapar pada seluruh rentang suhu sekitar dalam waktu singkat. Hal ini memiliki implikasi yang signifikan dalam desain sistem dan mengharuskan sistem dioperasikan pada tekanan yang lebih besar daripada rencana perpipaan segel ganda lainnya.

Dengan menggunakan Gambar 2 sebagai referensi, contoh aplikasi dipasang di lokasi dengan suhu sekitar antara -17°C (1°F) dan 70°C (158°F). Batas atas kisaran ini tampaknya terlalu tinggi, tetapi juga mencakup efek pemanasan surya pada akumulator yang terkena sinar matahari langsung. Baris pada tabel menunjukkan 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 akumulator terlebih dahulu hingga 30,3 bar (440 PSIG), alarm akan disetel pada 30,7 bar (445 PSIG), dan operator akan menambahkan cairan penghalang hingga tekanan mencapai 37,9 bar (550 PSIG). Jika suhu sekitar turun hingga 0°C (32°F), maka tekanan alarm akan turun hingga 28,1 bar (408 PSIG) dan tekanan isi ulang hingga 34,7 bar (504 PSIG).

Dalam skenario ini, tekanan alarm dan tekanan isi ulang 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 pengoperasian terendah untuk sistem penyegelan. Namun, hal ini memberikan dua persyaratan khusus kepada pengguna akhir; menentukan tekanan alarm dan tekanan isi ulang yang benar. Tekanan alarm untuk sistem merupakan fungsi dari suhu dan hubungan ini harus diprogram ke dalam sistem DCS pengguna akhir. Tekanan isi ulang juga akan bergantung pada suhu sekitar, jadi operator perlu merujuk ke pelat nama untuk menemukan tekanan yang benar untuk kondisi saat ini.

Beberapa pengguna akhir menuntut pendekatan yang lebih sederhana dan menginginkan strategi di mana 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 nilai untuk mengaktifkan alarm pada sistem. Sayangnya, kondisi ini harus mengasumsikan bahwa suhu berada pada nilai maksimum, karena perhitungan mengompensasi penurunan suhu sekitar dari suhu maksimum ke suhu minimum. Hal ini mengakibatkan sistem beroperasi pada tekanan yang lebih tinggi. Dalam beberapa aplikasi, penggunaan strategi tetap-tetap dapat mengakibatkan perubahan dalam desain segel atau peringkat MAWP untuk komponen sistem lainnya guna menangani tekanan yang tinggi.

Pengguna akhir lainnya akan menerapkan pendekatan hibrida 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 persyaratan pengguna akhir.

Ada 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.

Dalam uraian di atas, istilah suhu sekitar digunakan untuk mewakili suhu gas dalam kantung. Dalam kondisi suhu sekitar yang stabil atau berubah perlahan, ini merupakan asumsi yang wajar. Jika terjadi perubahan besar dalam kondisi suhu sekitar antara siang dan malam, mengisolasi akumulator dapat memoderasi perubahan suhu efektif kantung sehingga menghasilkan suhu pengoperasian yang lebih stabil.

Pendekatan ini dapat diperluas untuk menggunakan pelacakan panas dan isolasi pada akumulator. Jika ini diterapkan dengan benar, akumulator akan beroperasi pada satu suhu tanpa mempedulikan perubahan suhu sekitar setiap hari atau musiman. Ini mungkin merupakan opsi desain tunggal yang paling penting untuk dipertimbangkan di area dengan variasi suhu yang besar. Pendekatan ini memiliki basis pemasangan yang besar di lapangan dan memungkinkan Plan 53B untuk digunakan di lokasi yang tidak mungkin dilakukan dengan pelacakan panas.

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