Pertimbangan Pemilihan Segel – Memasang Segel Mekanis Ganda Bertekanan Tinggi

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

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

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

Kantung udara di dalam akumulator harus diisi terlebih dahulu sebelum cairan penghalang ditambahkan ke dalam sistem. Hal ini menjadi dasar untuk semua perhitungan dan interpretasi operasi sistem di masa mendatang. Tekanan pengisian awal yang sebenarnya bergantung pada tekanan operasi sistem dan volume pengaman cairan penghalang di dalam akumulator. Tekanan pengisian awal juga bergantung pada suhu gas di dalam kantung udara. Catatan: tekanan pengisian awal hanya diatur pada saat pengoperasian awal sistem dan tidak akan disesuaikan selama pengoperasian sebenarnya.

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

Konsumsi Cairan PenghalangSelama pengoperasian, segel mekanis akan mengonsumsi cairan pelindung melalui kebocoran segel normal. Cairan pelindung ini diisi kembali oleh cairan dalam akumulator, yang mengakibatkan ekspansi gas dalam kantung dan penurunan tekanan sistem. Perubahan ini merupakan fungsi dari ukuran akumulator, laju kebocoran segel, dan interval perawatan yang diinginkan untuk sistem (misalnya, 28 hari).

Perubahan tekanan sistem adalah cara utama pengguna akhir memantau kinerja segel. Tekanan juga digunakan untuk membuat alarm perawatan dan mendeteksi kegagalan segel. Namun, tekanan akan terus berubah selama sistem beroperasi. Bagaimana pengguna harus 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 memberikan instruksi langkah demi langkah tentang cara menentukan tekanan dan volume untuk rencana perpipaan ini. Salah satu persyaratan API 682 yang paling bermanfaat 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 dalam rentang kondisi suhu lingkungan di lokasi aplikasi. Catatan: tabel dalam standar hanyalah contoh dan nilai sebenarnya akan berubah secara signifikan ketika diterapkan pada aplikasi lapangan tertentu.

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

Dengan menggunakan Gambar 2 sebagai referensi, aplikasi contoh dipasang di lokasi dengan suhu sekitar antara -17°C (1°F) dan 70°C (158°F). Batas atas kisaran ini tampak terlalu tinggi, tetapi 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 fluida penghalang hingga tekanan pengisian ulang tercapai pada suhu lingkungan saat ini. Tekanan alarm adalah tekanan yang menunjukkan bahwa pengguna akhir perlu menambahkan fluida penghalang tambahan. Pada suhu 25°C (77°F), operator akan mengisi akumulator terlebih dahulu hingga 30,3 bar (440 PSIG), alarm akan diatur pada 30,7 bar (445 PSIG), dan operator akan menambahkan fluida penghalang hingga tekanan mencapai 37,9 bar (550 PSIG). Jika suhu lingkungan turun menjadi 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, tekanan alarm dan tekanan pengisian ulang keduanya berubah, atau mengambang, sebagai respons terhadap suhu lingkungan. Pendekatan ini sering disebut sebagai strategi mengambang-mengambang. Baik alarm maupun pengisian 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 pengisian ulang yang benar. Tekanan alarm untuk sistem merupakan fungsi dari suhu dan hubungan ini harus diprogram ke dalam sistem DCS pengguna akhir. Tekanan pengisian ulang juga akan bergantung pada suhu lingkungan, sehingga operator perlu merujuk pada pelat nama untuk menemukan tekanan yang benar untuk kondisi saat ini.

Beberapa pengguna akhir menginginkan pendekatan yang lebih sederhana dan menginginkan strategi di mana tekanan alarm dan tekanan pengisian ulang sama-sama konstan (atau tetap) dan tidak bergantung pada suhu lingkungan. Strategi tetap-tetap hanya memberikan satu tekanan untuk mengisi ulang sistem dan satu nilai untuk membunyikan alarm sistem kepada pengguna akhir. Sayangnya, kondisi ini harus mengasumsikan bahwa suhu berada pada nilai maksimum, karena perhitungan mengkompensasi penurunan suhu lingkungan dari maksimum ke minimum. Hal ini mengakibatkan sistem beroperasi pada tekanan yang lebih tinggi. Dalam beberapa aplikasi, penggunaan strategi tetap-tetap dapat mengakibatkan perubahan pada desain segel atau peringkat MAWP untuk komponen sistem lainnya agar dapat menangani tekanan yang lebih tinggi.

Pengguna akhir lainnya akan menerapkan pendekatan hibrida dengan tekanan alarm tetap dan tekanan pengisian ulang mengambang. Hal ini dapat mengurangi tekanan operasi sekaligus menyederhanakan pengaturan alarm. Keputusan tentang strategi alarm yang tepat hanya boleh dibuat setelah mempertimbangkan kondisi aplikasi, kisaran suhu lingkungan, dan persyaratan pengguna akhir.

Terdapat beberapa modifikasi pada desain Rencana Perpipaan 53B yang dapat membantu mengurangi beberapa tantangan ini. Pemanasan dari radiasi matahari dapat sangat meningkatkan suhu maksimum akumulator untuk perhitungan desain. Menempatkan akumulator di tempat teduh atau membangun pelindung matahari untuk akumulator dapat menghilangkan pemanasan matahari dan mengurangi suhu maksimum dalam perhitungan.

Dalam uraian di atas, istilah suhu ambien digunakan untuk mewakili suhu gas di dalam kantung. Dalam kondisi suhu ambien yang stabil atau berubah perlahan, ini adalah asumsi yang masuk akal. Jika terdapat fluktuasi besar dalam kondisi suhu ambien antara siang dan malam, mengisolasi akumulator dapat mengurangi fluktuasi suhu efektif kantung sehingga menghasilkan suhu operasi yang lebih stabil.

Pendekatan ini dapat diperluas dengan menggunakan pelacakan panas dan isolasi pada akumulator. Jika diterapkan dengan benar, akumulator akan beroperasi pada satu suhu terlepas dari perubahan suhu lingkungan harian atau musiman. Ini mungkin merupakan pilihan desain tunggal terpenting yang perlu dipertimbangkan di daerah dengan variasi suhu yang besar. Pendekatan ini memiliki basis instalasi yang besar di lapangan dan telah 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 desain sistem, komisioning, pengoperasian, dan pemeliharaan Plan 53B unik untuk rencana perpipaan ini. Sebagian besar frustrasi yang dialami pengguna akhir berasal dari kurangnya pemahaman tentang sistem tersebut. OEM Seal dapat menyiapkan analisis yang lebih detail untuk aplikasi spesifik dan dapat memberikan latar belakang yang diperlukan untuk membantu pengguna akhir menentukan dan mengoperasikan sistem ini dengan benar.