מקרה מחקר: עיצוב Piping עבור מתקני Lng - קלקולות וסטנדרטים

מתקני גז טבעי נוזלי (LNG) מייצגים חלק מהסביבות המורכבות והדרישה ביותר בתחום האנרגיה, הדורש תשומת לב קפדנית לצנרת עיצוב, חישובים הנדסיים, ודבקות קפדנית לסטנדרטים בתעשייה.מחקר מקיף זה בוחן את ההיבטים הקריטיים של עיצוב פיטורים עבור מתקני LNG, חקר החישובים החיוניים, הברירות החומריות, דרישות תאימות רגולטוריות, ושיקולי בטיחות המבטיחים כי מערכות אלה פועלות בבטחה וביעילות בתנאים זעקה קיצונית.

הבנת LNG ואתגרים ייחודיים

גז טבעי הוא מכסה על ידי הורדת הטמפרטורה של הידרופחמן לכ -260 מעלות צלזיוס, מה שהופך תחבורה אפשרית בלחץ אטמוספירי בצורת LNG. הטמפרטורה הקיצונית הזו יוצרת אתגרים ייחודיים לעיצוב מערכת פישוט שונה באופן משמעותי מיישומים סטנדרטיים של תהליך פישוט.

ה-Lequefaction של גז טבעי מבוצעת במתקנים הנקראים רכבות LNG, שיש להן רשת מורכבת של צינורות הפועלים בין חלקים שונים בתוך הרכבת.מערכות ההצבה הללו חייבות לשמור על שלמות מבנית תוך טיפול בנוזלים בכפגניים, להכיל התרחבות תרמית משמעותית וצמצום, ולמנוע שחרור של פחמימנים במהלך פעולת צמח נורמלית.

טמפרטורות Cryogenic מוגדרים כ- -150 מעלות צלזיוס (-238 מעלות צלזיוס), ונוזלים Cryogenic הם אלה שיש להם נקודות מתיחה בלחץ אטמוספירי מעל גבול הטמפרטורה הזה.נוזלים הבכיים נפוצים כוללים argon (-186 °F), helium (45 °F), מימן (-42F), חנקן (-321F), חמצן (-29 °F), ומתאן (256 ° F).

המונחים: LNG Piping Design

תכנון מערכות פיטורים עבור מתקני LNG כרוך במספר חישובים הנדסיים קריטיים המרכיבים את הבסיס של פעולות בטוחות ויעילות. חישובים אלה חייבים לקחת בחשבון את המאפיינים הייחודיים של נוזלי Cryogenic ואת תנאי התפעול הקיצוניים.

לחץ Drop Analysis

חישובי ירידה בלחץ הם היסוד כדי להבטיח את שיעורי זרימה נאותה וביצועי מערכת ב רשתות LNG. חישובים הידרוקוליים דורשים ירידה בלחץ מתחת 0.86 MPa ב 740 m3 /h זורם עבור יישומים טיפוסיים LNG. חישובים אלה חייבים לשקול תכונות נוזל בטמפרטורות Cryogenic, גסות צינור, התאמת, שסתום, ורכיבים אחרים לתרום התנגדות המערכת הכוללת.

עקרונות זרימת הנוזל אינם פשוטים בשל התלות ההדדית של ירידה בלחץ וחיכוך, ומדריך עיצוב זה מכסה את היסודות הבסיסיים בתחום של פישוט של זרימה של נוזל תנועה בחירה ומיזוג קו. מהנדסים חייבים להשתמש בתוכנה מיוחדת ותיקונים אמפיריים כדי לחזות במדויק את אובדן הלחץ בכל המערכת, להבטיח כי משאבות ומדחסמחסמחסמכים הם בגודל תקין וכי דרישות זרימה הם נפגשות בכל תנאי התפעול.

קיר תותבות Determination

חישוב עובי הקיר הנדרש עבור LNG piping הוא קריטי כדי להבטיח את המערכת יכול לעמוד בבטחה בלחץ פנימי תוך שמירה על שלמות מבנית בטמפרטורות Cryogenic. עובי קיר Piping צריך לעלות על 7.08 מ"מ בהתבסס על הערכות לחץ פנימי עבור תנאי שירות LNG טיפוסי.

דרישות עיצוב וקריטריונים קבלה עבור מערכות צנרת LNG מבוססים על קודים מוכרים כגון ASME B31.3 ו ASME BPVC, OUTLing מפרטים הדרושים כדי להבטיח בטיחות, יעילות, וציות מבחינת טיפול בלחץ, תקני חומר וניתוח גמישות, עם להתמקד חישובים עיצוב לגבי עובי, לחץ ירידה, ודאגות גמישות.

התרחבות תרמית ושפל חוזים

הרחבה תרמית מייצגת את אחד השיקולים העיצוביים הקריטיים ביותר עבור מערכות צנרת LNG עקב הבדלים בטמפרטורה קיצונית בין תנאי הסביבה לבין טמפרטורה הפעלה. עיצוב מערכת פיפינג חייב לשקול התרחבות תרמית כי שינויים טמפרטורה לגרום חומרים פירעון להרחיב וחוזה, ואם שינוי זה בגודל אינו נחשב לתכנון, המערכת יכולה להיות ניזוקה על ידי תנאי עבודה רגילים, אשר יכול להוביל לדלפות וכישלון אפילו.

אם הפעלת צינור מחוספס בשני הקצוות, כפי שהוא מחמם את ההתרחבות ליניארית יגרום ללחץ דחוס על החומר, וכאשר כוח בלתי צפוי זה עולה על הלחץ האפשרי על החומר, זה יביא נזק לצנרת ומצעים פוטנציאליים, מתאים, ושסתום. חישוב ההתרחבות התרמית חייב לשקול את האפקטיביות של התרחבות תרמית עבור חומר ההקפאה, את אורך הצינור, ואת הטמפרטורה בין תנאי הפעלה שונים.

צינורות וצנרת מלאים נוזלים דורשים הקלה בלחץ כדי להגן מפני אובדן של הישימות הנגרמת על ידי התרחבות תרמית נוזלית, המתרחש כאשר נוזל מחומם כתוצאה של מסלול קיטור, קרינה סולארית, אש חיצונית, וכו 'זה חשוב במיוחד במערכות LNG שבו חלקים חסום של פיאצ'ן יכולים לחוות לחץ מהיר אם חם.

ניתוח גמישות וכבדות מתח

המטרות העיקריות של ניתוח מתח צינור הן להבטיח את היכולת המבנית נגד הלחץ, עומסים שונים במחזור החיים, תרחישים תפעוליים שונים, ועומסים על המבנים התומכים.עבור LNG, ניתוח זה הופך מורכב במיוחד בשל השינויים בטמפרטורות קיצוניות וכתוצאה מכך מתח תרמי.

הלחץ המוערכת מתווסף ללחץ הניתן להגדרה של האגודה האמריקנית של מהנדסים מכניים (ASME) מהנדסים בדרך כלל משתמשים בתוכנה מיוחדת כגון CAESAR II כדי לבצע ניתוח מתח מקיף המהווה עומסים (לחץ ומשקל), עקירה (התרחבות שנייה), ועומסים מזדמנים (wind, Sismic, שסתום שחרור).

הבנת ההבחנה בין עומסים ועקירה מתמשכת (תרמי) היא יסוד לניתוח גמישות, וכאשר מערכת פיוט לראשונה מתחמם, מתח תרמי עשוי לעלות על כוח התשואה החומרית בנקודות מקומיות (אלבומים, חיבורים), גרימת עיוות פלסטי שיוצר מתחים מתחים חיים.תופעה זו, המכונה דחקה לאחור, חייבת להיות מובנת כראוי ומדיבהלת בתהליך העיצוב.

תמיכה בספאן Calculations

תוחלת התמיכה חייבת למנוע sagging, המאפשר השתקפות מקסימלית של 12 מ"מ.ספא תמיכה נכון חיוני כדי למנוע דמנציה מופרזת של צינורות, למזער ריכוזי מתח, ולהבטיח כי מערכת ההקפאה שומרת על ההיערכות לאורך כל החיים התפעוליים שלה. חישובים תומכים חייבים לשקול את המשקל של הצינור, בידוד, תוכן נוזלי, וכל עומס נוסף כגון קרח או תחזוקה.

תקני תעשייה וביטוח

תאימות עם סטנדרטים להכרה בינלאומית אינה אופציונלית בעיצוב LNG - זה דרישה בסיסית המבטיחה בטיחות, אמינות וציות משפטי. תקנים מרובים למשול היבטים שונים של עיצוב מתקן LNG ותפעול.

ASME B31.3 מעבד את קוד ה-Piping

ASME B31.3 מכיל דרישות עבור פיאצ'ר בדרך כלל נמצא בזיקוקליות נפט; כימיקלים, תרופות, מימן, טקסטיל, נייר ופולפ, דור כוח, מוליכים למחצה, וצמחים מבוכים הקשורים לעיבוד ומסופיים.קוד זה משמש כסטנדרט העיצוב העיקרי עבור תהליך LNG המעכב ברוב תחומי השיפוט.

מערכות פיפינג חייבות לציית ל- ASME B31.3 ולעמוד בלחץ העיצוב ביעילות.הקוד מספק דרישות מקיפים המכסות חומרים, עיצוב, ייצור, ייצור, הקמת, בדיקה, בדיקה, בדיקה ובדיקה של מערכות פיטורים. יישום זהיר של קודים B31 אלה יעזור למשתמשים לציית לתקנות החלות בתוך תחומי השיפוט שלהם, תוך השגת היתרונות התפעוליים, העלות והבטיחותיים כדי להשיג את היתרונות המסחריים והבטיחותיים הרבים של התעשייה הטובה ביותר המפורטים בתוך כרכים אלה.

הקוד הנפוץ ביותר עבור עיצוב מערכת פישוט ובניית הוא ASME B31.3, ומאז כניסתו בשנת 1935, הוא הוביל את צפון אמריקה ואת רוב העולם בייצור בטוח ושימוש בתהליך הצנרת בחברות הנדסה, יצרני ציוד, אנרגיה, אוויר, תעשיות רבות אחרות, ו ASME B31.3 משמש מדי יום, לעתים קרובות, הפנה, ו מובן היטב.

ASME B31.12 Hydrogen Piping ו-Pipelines

עבור יישומים מסוימים LNG, במיוחד אלה מעורבים מימן או הדורשים אמצעי בטיחות משופרים, ASME B31.12 עשוי להיות החל. B31.12 מניות דומות עם קוד ASME B31.3, עם סקירה קצרה של הדומים וההבדלים בין ASME B31.3 ו- B31.12, תוך התמקדות ביישום שלהם בשירות Cryogenic.

ASME B31.3 אין דרישה מוגדרת למערכת איכות כאמור בקוד, בעוד שבניגוד לכך, ASME B31.12 דורש מערכת איכות ופרטיות את הדרישות בתוך הקוד, וכדי להיות תואם לדרישות בסעיף זה, זהו תרגול הטוב ביותר בתעשייה עבור כל ארגון שיש לו תוכנית ניהול איכות ISO 9001 מוסמך.

תקני API עבור יישומים LNG

המכון האמריקאי לנפט (API) מפרסם כמה סטנדרטים הרלוונטיים למתקנים LNG, כולל API 620 עבור מיכלי אחסון בלחץ נמוך ו- API 625 עבור מערכות טנק לאחסון גז מבוזר.תקנים אלה משלימים את קודי ASME על ידי מתן דרישות ספציפיות לאחסון ומכשירי טיפול הקשורים למערכות צנרת LNG.

המכון ההידרוקולי ו- API מפרסם סטנדרטים עבור עומסי משאבה המאפשרים, ויצרנים של ציוד אחר יהיו מגבלות על עומסי חיבור.סטנדרטים אלה מסייעים להבטיח כי מערכות פירע נועדו להיות תואמים עם ציוד מחובר ולא לכפות עומסים מופרזים שעלולים להוביל לכישלון בציוד.

סטנדרטים בינלאומיים ואזוריים

מעבר לסטנדרטים בצפון אמריקה, מתקני LNG עשויים להיות חייבים לציית לסטנדרטים בינלאומיים כגון EN 13480 עבור צנרת תעשייתית מתכתית ביישומים אירופיים. Piping יכול להיות תואם עם קודי עיצוב EN13480 ו ASME B31.3, המאפשר גמישות עמידה בדרישות הרגולטוריות האזוריות תוך שמירה על תקני בטיחות עקביים.

בחירת מוצרים עבור Cryogenic Service

בחירה חומרית מייצגת את אחת ההחלטות הקריטיות ביותר בעיצוב LNG.טמפרטורות נמוכות קיצוניות של שירות LNG מבטלות חומרים רבים בשימוש נפוץ ביישומים סטנדרטיים של פילינג עקב הסיכון של שבר בירות.

תגיות: Austenitic Stainless Steels

החומרים הנפוצים ביותר בשימוש בלחיצת לחץ Cryogenic הם פלדה אל-חלד אוסטיני (304 / 304L ו 316/316L) ואלומיניום. פלדות אל-חלד Austenitic לשמור על הדלונות שלהם ונוקשות בטמפרטורות בוכותניות, מה שהופך אותם אידיאליים עבור שירות LNG.

או S304/L או S316 / L ניתן להשתמש בו עד 425 ° F ללא בדיקות השפעה בתנאי החומר נמצא בפתרון מצב annealed.זה הופך את החומרים האלה אטרקטיביים במיוחד עבור יישומים LNG שבו הטמפרטורה התפעולית היא בדרך כלל סביב -260 ° F. שולחן 323.2.2 יש מגבלות כולל פחמן פחות מ 0.1% והחומר חייב להיות פתרון annealed, ולא של בעיות אלה הם בדרך כלל - 304 מעלות צלזיוס לאימון נמוך (L) כאשר נדרש חומרים פחמן הוא 316Ls הכרחי כדי טיפול פחמן פחות מ-L.

אלומיניום Alloys

⁇ אלומיניום מציעים תכונות Cryogenic מצוינות והם משמשים בדרך כלל בשירות LNG, במיוחד עבור יישומים מסוימים שבו משקל הוא שיקול. במקרה של אלומיניום הטמפרטורה המינימלית המותר לשימוש ללא בדיקות קשיחות הוא -452F, ובכך, עבור חומרי אלומיניום המפורטים בטבלה A-1 בשימוש בטמפרטורות Cryogenic אין צורך בדיקות קשיחות לטמפרטורות או מעל -45 מעלות צלזיוס.

יכולת זו של טמפרטורות נמוכות יוצאת דופן הופכת את האלומיניום לאופציה אטרקטיבית עבור LNG piping, אם כי מעצבים חייבים לשקול בזהירות גורמים אחרים כגון תאימות עם ציוד מחובר, תכונות התרחבות תרמית, דרישות כוח מכני.

ניקל פלדה

עבור LNG, טמפרטורה Cryogenic עשוי להיות 165 ° C חומרים כגון A304L, 316, 321 ו 347 וגם 9% ניקל פלדה או 7% ניתן להשתמש. 99% ניקל פלדה כבר בשימוש נרחב ב מיכלי אחסון LNG ו piping בשל הקשיחות מעולה שלה בטמפרטורות Cryogenic ועלות חיובית בהשוואה נירוסטה עבור יישומים גדולים של סוכרת.

דרישות סודיות

ASME B31.3 אין דרישה מפורשת לעקביות חומרית, בעוד ASME B31.12 דורש דו"ח מבחן חומרי (MTR) מעקב אחר רכיב יחיד. עבור יישומים קריטיים LNG, יישום מעקב חומרים גם כאשר לא נדרש במפורש על ידי קוד מייצג את התרגול הטוב ביותר אשר משפר את אבטחת האיכות ומאפשר תחזוקה ושינויים עתידיים.

מערכות בידוד

בידוד תרמי יעיל הוא חיוני עבור מערכות צנרת LNG למזער את רווח החום, למנוע היווצרות קרח על פני השטח החיצוניים, לשמור על טמפרטורות תהליך ולהגן על אנשי כוח אדם מפני כוויות מבוכות.העיצוב מערכת בידוד חייב לאזן ביצועים תרמיים, עמידות מכנית, שיקולי עלות.

Vacuum Insulated Piping

Vacuum insulated Cryoline הלחץ piping פותח עבור תחבורה של LIN, LOX, GNL, LHe, LH2 ו LNG. Vacuum insulated piping (VIP) מספק ביצועים תרמיים גבוהים על ידי חיסול העברת חום רצף והתנהלותי באמצעות שטח annular בין תהליך פנימי ו- מעיל חיצוני.

זה מציע פתרון אופטימלי עבור בידוד של חומרים Cryogenic ואת התחבורה שלהם, להבטיח איכות הודות אימות בהתאם לקוד ASME B31 ואחרים, כגון הנחיות 2014 /68 / האיחוד האירופי ו TR CU 032 / 2013 מערכות VIP הם בעיקר יתרון עבור ריצות צינור ארוך, קווי תהליך קריטי, ויישומים שבו מצמצם דליפת חום חיונית עבור יעילות תהליכים.

מערכות Insulation

עבור יישומים שבהם שואב אבק מבודד אינו מוצדק מבחינה כלכלית, מערכות בידוד קונבנציונליות באמצעות חומרים כגון קצף פוליאורטן, perlite, או זכוכית סלולרית יכול לספק ביצועים תרמיים נאותים. המערכות האלה יש לתכנן עם מחסומים מתאימים כדי למנוע לחות באגרסיביות ו היווצרות קרח בתוך בידוד, אשר יהרוס ביצועים תרמיים עלולים להזיק למערכת ההקפאה.

הליך הדוגמנות של הצנרת כולל הקצאת הלחץ ואת עובי והדחיסות של שכבת בידוד, שכן פרמטרים אלה משפיעים על המשקל הכולל של מערכת ההקפאה ויש לשקול בניתוח תכנון וסטרס תמיכה.

עיצוב הרחבה וגמישות

שילוב של התרחבות תרמית התכווצות הוא אחד ההיבטים המאתגרים ביותר של עיצוב LNG עקב הבדלי טמפרטורה קיצוניים המעורבים.מעצבים יש כמה אפשרויות לספק את הגמישות הנדרשת.

התרחבות

U-loop הוא התצורה הנפוצה ביותר עבור צינורות ותהליך piping, מספק גמישות מקסימלית ליחידה של אורך צינור מפותח, ואת הלולאה מרחיב perpendicular לריצה הצינור, סופג צמיחה תרמית צירית באמצעות הכפייה של הרגליים.

הלולאה הרחבה ממוקמת בדרך כלל בצד של הקו החמים ביותר, לולאה הרחבה, ככלל, יש למקם במרכז המרחק בין שני עיגון, ואת גובה לולאת ההתרחבות הוא בדרך כלל כפול רוחב.

הרחבת מכונות

במקרים בהם גמישות טבעית לא ניתן להשיג, מפרקי הרחבה של צינורות הם הכרחיים, ומפרקים הרחבה עשויים להשתמש בפעמונים, משחה וחבטה, מפרקי כדור, הפיכה גמישה או מנגנונים מחוסנים, ולכל התכונות הייחודיות שלהם המתאימות למערכת נתונה.

Appendix B31.3 X כולל כללים עבור מפרקי הרחבה, מתן הדרכה על בחירת, התקנה ותחזוקה של רכיבים קריטיים אלה. עבור שירות LNG, מפרקי הרחבה חייבים להיות שנבחרו בקפידה כדי להבטיח תאימות עם טמפרטורות Cryogenic ויש לתכנן כדי להתאים את התנועות הצפויות ללא מגבלות לחץ סבירות.

גמישות טבעית באמצעות רינג

התצורה הטובה ביותר של פיאצ'ינג היא הזולה ביותר על בסיס ארוך טווח, הדורשת שיקול של עלות ההתקנה, אפקט אובדן הלחץ על ייצור, דאגה ברמת הלחץ, עייפות, תמיכה ואפקטים עוגן, יציבות, תחזוקה קלה, יכולת הרחבה מקבילה ואחרים.בכל פעם שניתן, מעצבים צריכים לנצל שינויים בכיוון במסלול ההנעה לספק גמישות טבעית, צמצום או ביטול הצורך בהרחבות מכניות.

מערכות הגנה והגנה על בטיחות והגנה על לחץ

מערכות להקלה בטיחות הן קריטיות להגנה על LNG מתנאי לחץ יתר שעלולים לגרום להתרחבות תרמית של נוזל לכוד, תהליך מתעצבן, חשיפה חיצונית של אש או תקלות בציוד.

עזרה Valve Sizing ובחירת

שסתום סיוע עבור שירות LNG חייב להיות בגודל כדי להתמודד עם התרחיש הטוב ביותר אמין תוך שמירה על לחץ חוזר בתוך גבולות מקובלים. חישוב sizing חייב לשקול את המאפיינים של LNG בתנאים הקלה, כולל צפיפות, קוצר רוח, לחץ מיוחד חייב להיות שילם לתנאי זרימה דו-phase כי יכול להתרחש במהלך הקלה של נוזלי זעקה.

יש לבנות שסתום הקלה של חומרים המתאימים לשירות Cryogenic ויש לפעול באופן אמין בטמפרטורות נמוכות מאוד נתקלו ביישומים LNG.המסום חייב להיות מודרך למיקום בטוח, בדרך כלל מערכת התלקחות או ערימה של אוורור, שבו ניתן להקפיא את הגז המשוחרר בבטחה או להבעיר.

דרישות הקלה מופרזת

בנוסף להקמת דרישות ההקלה התרמית הנדרשות, מומלץ גם לבסס את הלחץ המקסימלי שניתן להגיע במהלך חימום מוגבל עבור מערכות לא מאובנות או חלקית מלאות נוזל, וכדי לקבל הערכות טובות יותר של הלחץ המקסימלי שהושג, את גמישות של ה- piping/vessel צריך להיחשב.

חלקים חסומים של צנרת LNG פגיעים במיוחד לדיכוי יתר על המידה מההתרחבות התרמית. אפילו כמויות קטנות של קלט חום יכול לגרום ללחץ משמעותי עלייה במערכת מלאה נוזלית.כל חלק של פיאצ'ה שניתן לבודד על ידי שסתום חייב להיות מוגן על ידי מכשיר הקלה בגודל מתאים או צריך להיות מתוכנן לעמוד בלחץ המקסימלי שיכול להתפתח.

דרישות ושחיתות

נביחת של LNG piping דורשת הליכים מיוחדים, עשבים מוסמכים, ובקרת איכות קפדנית כדי להבטיח מפרקי דליפה tight כי לשמור על שלמותם בטמפרטורות Cryogenic.

נהלים ותיקון

שני הקודים מתייחסים ל- ASME Sec. IX ועושים שימוש באותו נהלים עבור שירות הנוזלי.מפרטים של הליך ולדינג (WPS) חייבים להיות מפותחים ומוסמך במיוחד עבור החומרים והעוביים המשמשים בשירות LNG, עם תשומת לב מיוחדת לשמירה על קלט חום תקין, טמפרטורה בין-פסה, ודרישות טיפול חום לאחר מגבת.

B31.3 ו- B31.12 דורשים בדיקות קשיחות / ניתוח השפעה על דגימות גיל של חומרים P8 (Example: S304 / L ו 316/L), וכתוצאה מכך התרחבות מאוחרת לפחות יותר מ 0.015 אינץ ' (0.38 מ"מ) בדיקה זו מבטיחה כי אנוולדים לשמור על קשיחות נאותה בטמפרטורות הפעלה Cryogenic.

בדיקה לא הרסנית

גם B31.3 וגם B31.12 דורשים בדיקה לא הרסנית (NDE) של עומסי לחץ מוגמרים.ההיקף וההקבלה של NDE עשויים להשתנות בהתאם לדרישות הקוד הספציפיות ואת הקריטיות של השירות.שיטות NDE נפוצות עבור LNG piping כוללות בדיקות רדיוגרפיות, בדיקות קוליות, בדיקות נזילות, ובדיקה מגנטית עבור חומרים ferritic.

בעוד ASME B31.12 ו ASME B31.3 שותפים ל המשותף, הם עדיין מציגים הבדלים בדרישות שלהם, במיוחד במערכות איכות, היקף הקריטריונים הדרושים וקבלה עבור NDE שבוצעו, וכמה מההבדלים הרלוונטיים למוצרים כבר הודגם. מעצבים חייבים לבחון בקפידה את דרישות הקוד החל כדי להבטיח תאימות מלאה.

בדיקת לחץ וועדת

בדיקות תורו ותהליכי גיוס הם הכרחיים לאמת את השלמות של מערכות ההקפאה LNG לפני שהם ממוקמים לשירות.

בדיקה הידרוסטטית ו Pneumatic Testing

בדיקת לחץ היא שיטה המשמשת לביצוע בדיקות כוח ודליפה של צינור המעורב במשלוח פחמימנים, ומאמר זה מתמקד בחשיבות של בדיקות לחץ pneumatic של מערכת ההנעה של הידרופחמימנים (גז טבעי בפרט) כשיטת נקייה ובטוחה יותר המבטיחה שהמערכת בנויה חזק.

מפרקים ופרקים צ'קוזיים שעדיין לא צריכים להיבדק בהתאם למבחן הדלפה ASME B31.3, ובדיקת דליפת ואקום נכללה כחלופה לשיטת הלחץ הפנימית.עדכונים אלה לקוד מספקים גמישות נוספת בבדיקות תוך שמירה על תקני בטיחות.

Cooldown and Operation First

ההקררה הראשונית של מערכות ההקפאה LNG חייבת להיות מבוקרת בזהירות כדי למנוע זעזוע תרמי ולחץ תרמי מוגזם. תהליכי קירור Gradual מאפשר למערכת ההקפאה להתכווץ באופן אחיד, ומאפשרת לתומכים ולהתרחבות לפעול כפי שתוכנן.

במהלך הפעולה הראשונית, ניטור זהיר של ביצועי המערכת, כולל טיפות לחץ, טמפרטורות, רמות רטט, ועומסי תמיכה, מסייע לזהות כל בעיות הדורשות תיקון לפני הפעלת בקנה מידה מלא מתחיל.

מניעת קורוזיה והתאמה חומרית

בעוד טמפרטורות Cryogenic בדרך כלל להפחית את שיעורי קורוזיה, מערכות LNG עדיין דורשות תשומת לב זהירה תאימות חומרית ומניעת קורוזיה כדי להבטיח אמינות ארוכת טווח.

הגנה על קורוזיה

משטחים חיצוניים של LNG piping, במיוחד באזורים שבהם בידוד הוא ניזוק או לחות יכול לצבור, עשויים להיות כפופים לקורטוזיה. מערכות ציפוי נכון, מחסומים, וסיוע בדיקה קבוע למנוע קורוזיה חיצונית. צנרת פלדה ללא סטטית בדרך כלל מספקת עמידות קורוזיה מעולה, אבל רכיבי פלדה פחמן כגון תומך ואלמנטים מבניים דורשים ציפויים מתאימים.

תאימות פנימית

LNG הוא בדרך כלל לא קורוזיה לחומרים נבחרים כראוי, אבל זיהומים בזרם הגז הטבעי, כגון מימן sulfide, פחמן דו חמצני או מים, יכול לגרום קורוזיה או מנגנונים אחרים של גז טיפול במעלה הזרם של ליקפוזה להסיר את רוב contaminants, אבל חומרי פירעון עדיין צריך להיות נבחר עם שיקול פוטנציאלי חשיפה לזיהומים.

המונחים: noise Cracking Prevention

פלדות אל-חלד Austenitic יכולות להיות רגישים ללחיצת קורוזיה בלחץ בסביבות מסוימות, במיוחד בנוכחות כלורוידים. בעוד טמפרטורות Cryogenic בדרך כלל מעכבות סדקים מתח, אזורים שבהם מתרחשת בטמפרטורות ביניים או שבו זיהום חיצוני הוא אפשרי דורש בחירה חומר זהיר ועיצוב כדי למנוע כישלונות אלה.

מערכות תמיכה ושיקולים סטרקטיים

עיצוב תמיכה נכון הוא חיוני לשמירה על יישור, פיקוח על מתחים, ולהבטיח הפעלה בטוחה לאורך כל החיים של מתקן LNG.

סוגי תמיכה ובחירת

מערכות צנרת LNG מנצלות סוגים שונים של תמיכה כולל תמיכה נוקשה, תל אביב, תמיכה מתמדת מאמץ, ונפיחות תמיכה.הבחירה תלויה בדרישות ספציפיות של כל מיקום, בהתחשב בגורמים כגון תנועה תרמית, גודל העומס, ואת הצורך לשלוט על גובה פירעון או היערכות.

יש צורך במתן תמיכה עבור piping Cryogenic כדי למזער את העברת החום ממבנה התמיכה לצנרת הקר, בדרך כלל באמצעות בידוד חומרים או נעלי תמיכה מורחבות המאפשרות נקודת התמיכה להישאר בטמפרטורה התואמת לחומרי מבנה התמיכה.

עיצוב ואנקן

את ההשפעות של התרחבות תרמית ניתן להתאים על ידי סידור זהיר של עיגון ובחירה נכונה של מפרקי הרחבה.אנקונס חייב להיות נועד להתנגד לכוחות המוטלים על ידי התרחבות תרמית, בעוד מדריכים מאפשרים תנועה מבוקרת בכיוונים ספציפיים. המיקום והעיצוב של עיגון ומדריכים להשפיע באופן משמעותי על חלוקת הלחץ לאורך מערכת ההסקה.

שיקולים

מתקני LNG באזורים פעילים מבחינה סיסמית דורשים מערכות פיטורים שנועדו לעמוד בעומסי רעידת אדמה.ניתוח סיסמי רואה את התגובה הדינמית של מערכת ההקפאה להילוך, להבטיח כי הלחץ נשאר בתוך גבולות מקובלים וכי רכיבים קריטיים שומרים על השלמות שלהם במהלך ואחרי אירוע סיסמי.ת תומכת סיאיזם, סנובים, והגבלות אחרות עשויים להיות נדרשים להגביל את התנועה וההגנה על ציוד.

שיקולים ותחזוקה

אמינות לטווח ארוך של מערכות צנרת LNG תלויה בפרקטיקה מבצעית נאותה ופעילויות תחזוקה רגילות.

תובנות ובדיקות

תוכניות בדיקה רגילות עוזר לזהות בעיות פוטנציאליות לפני שהם תוצאה של כשלים.פעילויות בדיקה עשויות לכלול בדיקה חזותית של משטחים חיצוניים ו בידוד, מדידות עובי קולי לזהות קורוזיה או שחיקה, ניטור רטט לזהות בעיות רטט הנגרמות זרימה, ואת הדמיה תרמית כדי לזהות הידרדרות בידוד או מקורות חום בלתי צפויים.

תחזוקה הטובה ביותר

פעילויות תחזוקה עבור מערכות צנרת LNG חייבות להיות מתוכננות בקפידה ולבצע כדי לשמור על שלמות המערכת.זה כולל בדיקה רגילה ובדיקה של שסתום הקלה, תחזוקה של מערכות בידוד, אימות של פונקציונליות תמיכה, בדיקות דליפות תקופתיות של מפרקים קריטיים וקשרים.כל שינויים או תיקונים חייבים להתבצע בהתאם לקודים וסטנדרטים החלים, עם בדיקה הנדסית נכונה ותיעוד.

רישום ותיעוד

תיעוד מקיף של חישובי עיצוב, הסמכה חומרית, רשומות, תוצאות בדיקה ופעילויות תחזוקה מספק מידע חיוני עבור פעולה מתמשכת ושינויים עתידיים. תיעוד זה תומך תאימות רגולטורית, מאפשר פתרון בעיות, ומאפשר קבלת החלטות מושכלת לגבי שדרוגים מערכתיים או הרחבה של החיים.

שיקולים מתקדמים

מתקני LNG מודרניים משלבים תכונות עיצוב מתקדמות וטכנולוגיות לשיפור הבטיחות, היעילות והאמינות.

ניתוח Fluid Dynamics Analysis

ניתוח של דינמיקה נוזלית Computational (CFD) יכול לספק תובנות מפורטות בדפוסי זרימה, הפצה בלחץ והתנהגות תרמית בתצורה של פיטורים מורכבים.ניתוח זה עוזר אופטימיזציה של הפריסה, לזהות אזורים פוטנציאליים בעיות כגון רטט או שחיקה הנגרמת על ידי זרימה, ולוודא כי הנחות עיצוב הן בתוקף.

ניתוח יסודות Finite Element Analysis

CAESAR-II, a commercial software is used for finite element analysis of piping systems. Advanced finite element analysis enables detailed evaluation of stress distributions, support loads, and equipment nozzle loads under various operating conditions. This analysis capability allows designers to optimize piping configurations and support arrangements while ensuring compliance with code requirements.

הערכה מבוססת סיכונים וניהול אינטגרטיביות

בדיקות מבוססות סיכון (RBI) תוכניות עדיפות של פעולות בדיקה ותחזוקה המבוססות על ההסתברות והתוצאה של כשל.עבור מערכות צנרת LNG, RBI מסייע להתמקד משאבים על הרכיבים הקריטיים ביותר תוך שמירה על שלמות המערכת הכוללת. תוכניות ניהול אינטגרליות משלבות נתונים, היסטוריה תפעולית וניתוח הנדסי כדי לקבל החלטות מושכלות על המשך הפעולה, תיקון, או החלפת רכיבי פירעון.

מחקר מקרה: יישום מעשי של עקרונות עיצוב

כדי להמחיש את היישום של עקרונות עיצוב אלה, שקול קו העברת LNG טיפוסי המחבר מיכל אחסון ליחידת חיסון.שורה זו פועלת בערך -260 מעלות צלזיוס וחייב להתמודד עם קצבי זרימה עד 1000 מ'3 /h בלחץ עד 10 בר.

בחירה חומרית

עבור יישום זה, 316L נירוסטה פלדה נבחר על בסיס תכונות Cryogenic מעולה שלה, עמידות קורוזיה, וזמינות. החומר עונה דרישות ASME B31.3 עבור שירות Cryogenic ללא בדיקות השפעה, בתנאי שהוא נמצא בפתרון מצב מונע עם תוכן פחמן מתחת 0.10%.

לחץ ולחץ יורד

חישובים הידרוקוליים קבעו כי צינור טטר 12 אינץ ' מספק יכולת זרימה נאותה תוך שמירה על ירידה בלחץ מתחת לגבול שצוין. חישוב עובי הקיר, בהתבסס על לחץ עיצוב, לחץ אפשרי, וקצבה קורוזיה, הביא עובי מינימלי נדרש של 8.2 מ"מ, המוביל לבחירה של צינור לוח 20S עם עובי נומינאלי של 8.38 מ"מ.

ניתוח גמישות

ניתוח מתח באמצעות תוכנת CAESAR II העריך את מערכת ההנעה תחת מקרים שונים של עומסים (לחץ ומשקל), התרחבות תרמית מ-Ambient כדי להפעיל טמפרטורה, ולעתים לטעון עומסים (wind and seismic) הניתוח זיהה מיקומים המחייבים לולאות הרחבה כדי לשמור על לחצים בתוך גבולות אפשריים קוד ומיקומים תמיכה נחושה וסוגים לשלוט בתנועה תוך צמצום עומסי תמיכה.

עיצוב Insulation Design

Vacuum insulated piping נבחר עבור קו העברת קריטי זה כדי למזער את רווח החום ולשמור יעילות תהליך.מערכת VIP מורכבת צינור תהליך פלדה פנימי 316L נירוסטה, ואקום עם בידוד רב שכבה, ואת מעיל פלדה חיצוני פחמן עם ציפוי מגן. עיצוב זה מספק ביצועים תרמיים מעולים עם דרישות תחזוקה מינימליות.

מגמות עתידיות וטכנולוגיות מתפתחות

תעשיית LNG ממשיכה להתפתח, עם טכנולוגיות חדשות וגישות לשיפור העיצוב והפעולה של מערכות פיאצ'ינג.

חומרים מתקדמים

מחקר על חומרים חדשים עבור שירות Cryogenic ממשיך, עם התפתחויות בפלדת אל-חלד גבוהה, ⁇ אלומיניום מתקדמות, וחומרים מורכבים המציעים שיפורים פוטנציאליים בביצועים, ירידה במשקל או עלות.חומרים אלה חייבים להפגין אמינות ארוכת טווח ולעמוד בדרישות קוד מחמיר לפני אימוץ נרחב.

טכנולוגיית תאומים דיגיטלית

טכנולוגיית תאומים דיגיטלית יוצרת העתקים וירטואליים של מערכות פיטורים פיזיות, שילוב נתונים תפעוליים בזמן אמת עם מודלים הנדסיים.טכנולוגיה זו מאפשרת תחזוקה חיזויית, אופטימיזציה של תנאי הפעלה, והערכה מהירה של שינויים המוצעים.

גישות בנייה מודולריות

טכניקות בנייה מודולריות, שבו מערכות פיוט מוטבעות ונבדקות בסביבות חנות מבוקרות לפני התחבורה לאתר, מציעים שיפורים פוטנציאליים באיכות, לוח הזמנים, ועלות. גישות אלה דורשות תכנון זהירה ותיאום אבל יכול להפחית משמעותית את זמן הבנייה בשטח ולשפר את ביצוע הפרויקט הכולל.

רשימת עיצוב מפתח עבור LNG Piping Systems

כדי להבטיח שיקול מקיף של כל ההיבטים הקריטיים, מעצבים צריכים לאמת את האלמנטים הבאים:

• בחירה חומרית המתאימה לשירות Cryogenic עם תאימות מתועדת ל- ASME B31.3 או קודים רלוונטיים אחרים
• חישובי עובי קירות חשבונאות עבור לחץ עיצוב, טמפרטורה, קצבת קורוזיה, וסובלנות ייצור
• ניתוח מתח מקיף כולל מתמשך, עקירה, ועומס מפעם לפעם עם תוצאות בתוך קוד גבולות אפשריים
• לינה הרחבה תרמית באמצעות לולאות הרחבה, מפרקי הרחבה מכניים, או גמישות טבעית בצנרת
• מערכת תמיכה עיצוב עם ספיגה מתאימה, סוגים, בידוד תרמי לשלוט התנועה פישוט ומתחים
• עיצוב מערכת בידוד מספק ביצועים תרמיים נאותה תוך הגנה מפני לחות בתוקפנות ונזק חיצוני
• הגנה מפני לחץ על כל החלקים שניתן לבודד, עם מכשירים להקלה בגודל של תרחישים אמינים כולל הרחבה תרמית
• נהלים משולבים מוסמכים חומרים ותנאי שירות עם דרישות NDE מתאימות
• נהלי בדיקת לחץ התואמים לדרישות קוד והתאמה ליישום הספציפי
• אימות תאימות חומרי עבור כל הרכיבים במגע עם LNG או סביבה חיצונית
• אמצעי מניעה קורוזיה כולל ציפויי מגן, הגנה קטוודית היכן חלים, ובחירת חומרים
• שיקולים עיצוביים סיסמיתים למתקנים באזורים פעילים מבחינה סיסמית
• תיעוד של כל חישובי התכנון, ההסמכה החומרית ותוצאות הבדיקה למענה עתידי
• אימות תאימות עם כל הקודים המקומיים, הלאומיים והבינלאומיים הרלוונטיים וסטנדרטים
• נהלי תפעול ותחזוקה שפותחו כדי לתמוך שלמות המערכת ארוכת טווח

מסקנה

תכנון מערכות פיטורים עבור מתקני LNG דורש הבנה מקיפה של תכונות נוזל מבוהגות, יישום קפדני של חישובים הנדסיים, דבקות קפדנית בסטנדרטים בתעשייה, ותשומת לב זהירה לבחירה חומרית ואיכות ייצור.תנאים התפעוליים הקיצוניים של שירות LNG דורשים מצוינות בכל היבט של עיצוב, מהרעיון הראשוני באמצעות הנדסה מפורטת, ייצור, בדיקות, וועדת.

מעצבים צריכים לדבוק בקודים כדי להימנע מכשלים יקרים ולהבטיח בטיחות.הצלחה בעיצוב LNG מגיעה מניתוח יסודי, גישות עיצוב שמרניות שבו מתאים, איכות ייצור ושיטות בנייה, ותוכניות בדיקה מקיפה ובדיקה.ההשקעה בתכנון והנדסה נאותה משלמת דיבידנדים באמצעות פעולה בטוחה, אמינה לאורך חיי המתקן.

בעוד הביקוש העולמי ל-LNG ממשיך לגדול, מונע על ידי תפקידו כדלק צריב וחשיבותו בתחום אבטחת האנרגיה, החשיבות של עיצוב פיאצ'ינג חזק הופכת להיות קריטית יותר ויותר. מהנדסים ומעצבים העובדים בתחום זה חייבים להישאר הנוכחי עם קודים וסטנדרטים מתפתחים, טכנולוגיות מתפתחות, ושיטות בתעשייה הטובות ביותר לספק מתקנים העומדים בסטנדרטים הגבוהים ביותר של בטיחות, אמינות ויעילות.

לקבלת מידע נוסף על תקני עיצוב, בקר בקודים של ההרחבה:0ASME ו- StandardssofLT:1.com מקורות נוספים על הנדסה בכפית ניתן למצוא דרך החברה הבינלאומית:2Cryogenic של אמריקה (ראה: 3) .

על ידי ביצוע העקרונות והפרקטיקה המתוארים במחקר מקרה זה, מהנדסים יכולים לעצב מערכות של LNG אשר לשרת בבטחה וביעילות את המטרה המיועדת שלהם תוך עמידה בכל דרישות רגולטוריות וסטנדרטי התעשייה.מורכבות של המערכות האלה דורש מומחיות, תשומת לב לפרטים, ומחויבות לא מתפשרת לאיכות - ארגוני צדקה המגדירים מצוינות בעיצוב LNG.