Կնիքների ընտրության նկատառումներ՝ բարձր ճնշման կրկնակի մեխանիկական կնիքների տեղադրում

Կարգավորում 3 մեխանիկական կնիքներըկրկնակի կնիքներորտեղ կնիքների միջև գտնվող արգելապատնեշային հեղուկի խոռոչը պահպանվում է կնիքների խցիկի ճնշումից մեծ ճնշման տակ: Ժամանակի ընթացքում արդյունաբերությունը մշակել է մի քանի ռազմավարություններ՝ այդ կնիքների համար անհրաժեշտ բարձր ճնշման միջավայր ստեղծելու համար: Այս ռազմավարությունները ներառված են մեխանիկական կնիքների խողովակաշարերի պլաններում: Չնայած այս պլաններից շատերը ծառայում են նմանատիպ գործառույթների, յուրաքանչյուրի շահագործման բնութագրերը կարող են շատ տարբեր լինել և ազդել կնիքների համակարգի բոլոր ասպեկտների վրա:

API 682 ստանդարտի սահմանմամբ՝ խողովակաշարային պլան 53B-ն խողովակաշարային պլան է, որը ճնշում է արգելապատնեշային հեղուկը ազոտով լիցքավորված կուտակիչով։ Ճնշված կուտակիչը անմիջականորեն ազդում է արգելապատնեշային հեղուկի վրա՝ ճնշում գործադրելով ամբողջ կնքման համակարգի վրա։ Կամպուրը կանխում է ճնշման գազի և արգելապատնեշային հեղուկի միջև անմիջական շփումը՝ վերացնելով գազի կլանումը հեղուկի մեջ։ Սա թույլ է տալիս օգտագործել խողովակաշարային պլան 53B-ն ավելի բարձր ճնշման կիրառություններում, քան խողովակաշարային պլան 53A-ն։ Կուտակիչի ինքնուրույն բնույթը նաև վերացնում է ազոտի անընդհատ մատակարարման անհրաժեշտությունը, ինչը համակարգը դարձնում է իդեալական հեռավոր տեղադրումների համար։

Սակայն, միզապարկի կուտակիչի առավելությունները չեզոքացվում են համակարգի որոշ աշխատանքային բնութագրերով: Խողովակաշարային պլան 53B-ի ճնշումը որոշվում է անմիջապես միզապարկում գազի ճնշմամբ: Այս ճնշումը կարող է կտրուկ փոխվել մի քանի փոփոխականների պատճառով:

Ակումուլյատորի մեջ գտնվող խողովակը պետք է նախապես լիցքավորվի, նախքան համակարգին պատնեշային հեղուկ ավելացնելը։ Սա հիմք է ստեղծում համակարգի աշխատանքի բոլոր ապագա հաշվարկների և մեկնաբանությունների համար։ Իրական նախնական ճնշումը կախված է համակարգի աշխատանքային ճնշումից և ակումուլյատորներում պատնեշային հեղուկի անվտանգ ծավալից։ Նախնական ճնշումը կախված է նաև խողովակում գազի ջերմաստիճանից։ Նշում. նախնական ճնշումը սահմանվում է միայն համակարգի սկզբնական գործարկման ժամանակ և չի կարգավորվի իրական շահագործման ընթացքում։

Գազի ճնշումը փամփուշտատուփում կտատանվի՝ կախված գազի ջերմաստիճանից: Շատ դեպքերում գազի ջերմաստիճանը կհամապատասխանի տեղադրման վայրում շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանին: Այն շրջաններում, որտեղ ջերմաստիճանի մեծ օրական և սեզոնային փոփոխություններ կան, համակարգի ճնշման մեծ տատանումներ կլինեն:

Արգելքի հեղուկի սպառումԳործողության ընթացքում մեխանիկական կնիքները կսպառեն պատնեշային հեղուկ՝ կնիքների նորմալ արտահոսքի միջոցով: Այս պատնեշային հեղուկը համալրվում է կուտակիչի հեղուկով, ինչը հանգեցնում է փամփուշտում գազի ընդարձակմանը և համակարգի ճնշման նվազմանը: Այս փոփոխությունները կախված են կուտակիչի չափից, կնիքների արտահոսքի արագությունից և համակարգի համար ցանկալի սպասարկման միջակայքից (օրինակ՝ 28 օր):

Համակարգի ճնշման փոփոխությունը վերջնական օգտագործողի կողմից կնքման աշխատանքին հետևելու հիմնական միջոցն է: Ճնշումը նաև օգտագործվում է սպասարկման ահազանգեր ստեղծելու և կնքման խափանումները հայտնաբերելու համար: Այնուամենայնիվ, ճնշումները անընդհատ կփոխվեն համակարգի շահագործման ընթացքում: Ինչպե՞ս պետք է օգտագործողը սահմանի ճնշումները Plan 53B համակարգում: Ե՞րբ է անհրաժեշտ ավելացնել պատնեշային հեղուկ: Որքա՞ն հեղուկ պետք է ավելացնել:

Plan 53B համակարգերի համար ինժեներական հաշվարկների առաջին լայնորեն հրապարակված հավաքածուն հայտնվել է API 682 չորրորդ հրատարակությունում: Հավելված F-ը քայլ առ քայլ հրահանգներ է տրամադրում այս խողովակաշարային պլանի ճնշումներն ու ծավալները որոշելու վերաբերյալ: API 682-ի ամենաօգտակար պահանջներից մեկը փուչիկավոր կուտակիչների համար ստանդարտ անվանական ցուցանակի ստեղծումն է (API 682 չորրորդ հրատարակություն, աղյուսակ 10): Այս անվանական ցուցանակը պարունակում է աղյուսակ, որը գրանցում է համակարգի նախնական լիցքավորման, լիցքավորման և ահազանգման ճնշումները կիրառման վայրում շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի պայմանների միջակայքում: Նշում. ստանդարտի աղյուսակը միայն օրինակ է, և իրական արժեքները զգալիորեն կփոխվեն, երբ կիրառվեն որոշակի դաշտային կիրառման համար:

Նկար 2-ի հիմնական ենթադրություններից մեկն այն է, որ խողովակաշարային պլան 53B-ն նախատեսվում է աշխատել անընդհատ և առանց նախնական լիցքավորման ճնշումը փոխելու: Կա նաև ենթադրություն, որ համակարգը կարող է կարճ ժամանակահատվածում ենթարկվել շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի ամբողջ միջակայքին: Սրանք էական հետևանքներ ունեն համակարգի նախագծման վրա և պահանջում են, որ համակարգը շահագործվի այլ կրկնակի կնքմամբ խողովակաշարային պլաններից ավելի մեծ ճնշման տակ:

Նկար 2-ը որպես հղում օգտագործելով՝ օրինակելի ծրագիրը տեղադրված է այնպիսի վայրում, որտեղ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը -17°C (1°F) և 70°C (158°F) միջև է: Այս միջակայքի վերին սահմանը թվում է անիրատեսորեն բարձր, բայց այն նաև ներառում է արևի ուղիղ ճառագայթների ազդեցության տակ գտնվող կուտակիչի արևային տաքացման ազդեցությունը: Աղյուսակի տողերը ներկայացնում են ամենաբարձր և ամենացածր արժեքների միջև ջերմաստիճանային միջակայքերը:

Երբ վերջնական օգտագործողը շահագործում է համակարգը, նա կավելացնի պատնեշային հեղուկի ճնշումը մինչև լրացման ճնշումը հասնի ներկայիս շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանին: Ահազանգային ճնշումը այն ճնշումն է, որը ցույց է տալիս, որ վերջնական օգտագործողը պետք է ավելացնի լրացուցիչ պատնեշային հեղուկ: 25°C (77°F) ջերմաստիճանում օպերատորը նախապես կլիցքավորի կուտակիչը մինչև 30.3 բար (440 PSIG), ահազանգը կկարգավորվի 30.7 բար (445 PSIG) և օպերատորը կավելացնի պատնեշային հեղուկ մինչև ճնշումը հասնի 37.9 բար (550 PSIG): Եթե շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը իջնի մինչև 0°C (32°F), ապա ահազանգի ճնշումը կնվազի մինչև 28.1 բար (408 PSIG), իսկ լրացման ճնշումը՝ մինչև 34.7 բար (504 PSIG):

Այս դեպքում, տագնապի և լիցքավորման ճնշումները փոխվում կամ տատանվում են՝ ի պատասխան շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի։ Այս մոտեցումը հաճախ անվանում են լողացող-լողացող ռազմավարություն։ Ե՛վ տագնապը, և՛ լիցքավորումը «լողում են»։ Սա հանգեցնում է կնքման համակարգի ամենացածր աշխատանքային ճնշումների։ Սակայն սա վերջնական օգտագործողի առջև դնում է երկու հատուկ պահանջ՝ ճիշտ տագնապի ճնշման և լիցքավորման ճնշման որոշում։ Համակարգի տագնապի ճնշումը ջերմաստիճանի ֆունկցիա է, և այս կապը պետք է ծրագրավորվի վերջնական օգտագործողի DCS համակարգում։ Լիցքավորման ճնշումը կախված կլինի նաև շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից, ուստի օպերատորը պետք է դիմի անվանական վահանակին՝ ընթացիկ պայմանների համար ճիշտ ճնշումը գտնելու համար։

Որոշ վերջնական օգտագործողներ պահանջում են ավելի պարզ մոտեցում և ցանկանում են ռազմավարություն, որտեղ և՛ տագնապի ճնշումը, և՛ լիցքավորման ճնշումները հաստատուն (կամ ֆիքսված) են և անկախ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից: Ֆիքսված-ֆիքսված ռազմավարությունը վերջնական օգտագործողին տրամադրում է միայն մեկ ճնշում համակարգը լիցքավորելու համար և միայն մեկ արժեք՝ համակարգը տագնապի ենթարկելու համար: Դժբախտաբար, այս պայմանը պետք է ենթադրի, որ ջերմաստիճանը առավելագույն արժեքի վրա է, քանի որ հաշվարկները փոխհատուցում են շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի անկումը առավելագույնից նվազագույն ջերմաստիճանի: Սա հանգեցնում է համակարգի աշխատանքին ավելի բարձր ճնշումներով: Որոշ կիրառություններում ֆիքսված-ֆիքսված ռազմավարության օգտագործումը կարող է հանգեցնել կնիքի դիզայնի կամ համակարգի այլ բաղադրիչների MAWP վարկանիշների փոփոխությունների՝ բարձր ճնշումները հաղթահարելու համար:

Այլ վերջնական օգտագործողներ կկիրառեն հիբրիդային մոտեցում՝ ֆիքսված տագնապի ճնշման և լողացող լրացման ճնշման միջոցով։ Սա կարող է նվազեցնել աշխատանքային ճնշումը՝ միաժամանակ պարզեցնելով տագնապի կարգավորումները։ Տագնապի ճիշտ ռազմավարության որոշումը պետք է կայացվի միայն կիրառման պայմանները, շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի տիրույթը և վերջնական օգտագործողի պահանջները հաշվի առնելուց հետո։

Խողովակաշարերի 53B պլանի նախագծում կան որոշ փոփոխություններ, որոնք կարող են օգնել մեղմել այս մարտահրավերներից մի քանիսը: Արեգակնային ճառագայթումից տաքացումը կարող է զգալիորեն բարձրացնել կուտակիչի առավելագույն ջերմաստիճանը նախագծային հաշվարկների համար: Կուտակիչը ստվերում տեղադրելը կամ կուտակիչի համար արևապաշտպան վահան կառուցելը կարող է վերացնել արևային տաքացումը և նվազեցնել հաշվարկներում առավելագույն ջերմաստիճանը:

Վերոնշյալ նկարագրություններում «շրջակա միջավայրի ջերմաստիճան» տերմինն օգտագործվում է միզապարկում գազի ջերմաստիճանը ներկայացնելու համար: Կայուն կամ դանդաղ փոփոխվող շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի պայմաններում սա ողջամիտ ենթադրություն է: Եթե ցերեկային և գիշերային ջերմաստիճանի պայմաններում կան մեծ տատանումներ, կուտակիչի մեկուսացումը կարող է չափավորել միզապարկի արդյունավետ ջերմաստիճանի տատանումները՝ հանգեցնելով ավելի կայուն աշխատանքային ջերմաստիճանների:

Այս մոտեցումը կարող է ընդլայնվել՝ օգտագործելով ջերմային հետագծում և մեկուսացում կուտակիչի վրա: Երբ սա ճիշտ է կիրառվում, կուտակիչը կաշխատի մեկ ջերմաստիճանում՝ անկախ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի օրական կամ սեզոնային փոփոխություններից: Սա, թերևս, ամենակարևոր միակ նախագծային տարբերակն է, որը պետք է դիտարկել ջերմաստիճանի մեծ տատանումներ ունեցող տարածքներում: Այս մոտեցումն ունի դաշտում մեծ տեղադրված բազա և թույլ է տվել օգտագործել 53B պլանը այնպիսի վայրերում, որտեղ ջերմային հետագծումը հնարավոր չէր լինի:

Վերջնական օգտագործողները, ովքեր դիտարկում են 53B խողովակաշարային պլանի օգտագործումը, պետք է տեղյակ լինեն, որ այս խողովակաշարային պլանը պարզապես 53A խողովակաշարային պլան չէ՝ կուտակիչով: 53B պլանի համակարգի նախագծման, շահագործման, շահագործման և սպասարկման գրեթե յուրաքանչյուր ասպեկտ յուրահատուկ է այս խողովակաշարային պլանի համար: Վերջնական օգտագործողների կողմից առաջացած հիասթափությունների մեծ մասը պայմանավորված է համակարգի մասին անտեղյակությամբ: Seal OEM-ները կարող են ավելի մանրամասն վերլուծություն պատրաստել որոշակի կիրառման համար և կարող են տրամադրել անհրաժեշտ նախապատմությունը՝ վերջնական օգտագործողին օգնելու համար ճիշտ սահմանել և շահագործել այս համակարգը: