吸気洗浄機分離器とは何か: コンプレッサーの保護,サイズ,設計

サクションスクラバーセパレーターとは: コンプレッサーの保護、サイズ、設計

核心的な質問への答え:吸引スクラバーセパレーターとは何ですか?吸引スクラバーセパレーターは、コンプレッサーのすぐ上流に設置されるノックアウト容器で、その唯一の目的は液体が機械に入らないようにすることです。大型で効率的というよりも、意図的に小さくて高速です。設計哲学が液体を貯蔵するのではなく、素早くトリップすることであるため、液体滞留時間はわずか 1 ～ 3 分で、サウダース ブラウン K ファクターは控えめに 0.08 ～ 0.15 m/s の垂直容器です。これには、2 つの独立したレベル発信器、スラッグが到着してから 10 ～ 30 秒以内にコンプレッサーを停止するか急速閉鎖入口バルブを閉じる高高レベルトリップ、およびミストエリミネーター (通常は 5 ～ 10 マイクロメートルを超える飛沫を除去するメッシュパッド) が装備されています。理由は簡単です。液体がコンプレッサーを破壊するため、機械の数分の 1 の費用で済むスクラバーは工場内で最も安価な保険です。

1. コンプレッサーにスクラバーが必要な理由と液体による影響

2 つのタイプのコンプレッサーは異なる方法で故障し、どちらも同じ容器によって防止されます。

• 遠心圧縮機:遠心圧縮機は、ローターのクリアランスが 10 分の 1 ミリメートル単位で測定され、先端速度 200 ～ 400 m/s で動作します。液滴がその速度でインペラに衝突し、ブレードとラビリンス シールを侵食します。また、スラグの衝撃によりローターに大きなアンバランスが生じ、ベアリングとシールが数秒で​​破壊される可能性があります。また、液体がベアリングに到達すると、潤滑油がベアリングから洗い流され、液体がフラッシュして高温の金属を不均一に冷却するため、熱衝撃が発生します。この機械は、より微妙な点でも敏感です。インペラ上の液膜によって空力性能が変化するため、損傷が目に見える前にコンプレッサーが急上昇したり、ヘッドが低下したりする可能性があります。このため、サクションスクラバーは、短く連続的に傾斜したラインを備え、液体が集まるポケットを持たず、コンプレッサー入口のできるだけ近くに設置されています。
• レシプロコンプレッサー:液体は本質的に非圧縮性であるため、レシプロ機械はさらに耐性が低くなります。圧縮ストロークの終わりにシリンダーに液体が入ると、油圧ロックが発生します。ピストンは非圧縮性の液体に対して移動を完了できず、そのためコネクティングロッドが曲がり、ピストンロッドまたはクロスヘッドが破損し、シリンダーヘッドボルトが伸びるか破損し、バルブプレートが粉砕します。関係するエネルギーは大きく、単一のスラッグ イベントで完全な再構築が必要になる場合があります。レシプロ機械も脈動を発生するため、このサービスのスクラバーは脈動減衰装置としても機能することが多く、API 618 では配管システム全体の音響調査が必要です。したがって、レシプロ機械用のスクラバーは、特に注意してサイズが決定され、シリンダーの近くに配置され、非常に高速に動作する高レベルトリップが提供されます。
• 液体の出所:コンプレッサー吸引時の液体が安定した流れになることはほとんどありません。それは特定可能な原因から生じます。減圧または周囲の熱損失によって冷却されたガスが炭化水素または水の露点を下回るために生じる凝縮。サイズが小さすぎる、レベル コントローラーに障害がある、または設計速度を超えて動作している上流の分離器からのキャリーオーバー。シャットダウン中または逆流中に下流のソースからの液体。そのため、多くの設備には排出スクラバーと逆止弁も備えられています。特にピギング後のパイプラインからのナメクジ。また、ガスリフトやリサイクルサービスでは、そもそも分離されなかった液体が混入します。対処法が異なるため、これらのどれに当てはまるかを診断することが重要です。凝縮には加熱または露点制御が必要で、キャリーオーバーには上流の修正が必要で、スラグには保管またはトリップが必要です。
• デザイン哲学: 旅行する、保管しない:これが吸引スクラバーと分離器の主な違いです。分離器には、異常が発生しても動作を継続できるように、3 ～ 15 分間の液体滞留時間が与えられます。吸引スクラバーの目的は、混乱を乗り切ることではなく、液体が到達する前に機械を停止することであるため、吸引スクラバーの使用時間はわずか 1 ～ 3 分です。容器を大きくすると逆効果になります。容器が大きくなると充填に時間がかかるため、レベルトリップの動作が遅くなり、より多くの液体がコンプレッサーの近くに保管されます。正しい設計は、少量で完全性の高いレベル システム、高速トリップを備えたコンパクトな容器であり、最も重要な機械では、制御された方法でコンプレッサーを停止させながらコンプレッサーを隔離する入口の急速閉鎖バルブを備えています。

2. サイズ、内部構造、および保護システム

スクラバーが実際に機械を保護するかどうかは、次の 4 つの要素で決まります。

• 速度によるサイズ設定:容器のサイズは保守的な K 係数を使用した Souders-Brown 式によって決定されます。通常、メッシュ パッドを備えた垂直スクラバーの場合は 0.08 ～ 0.15 m/s ですが、キャリーオーバーの結果が深刻な場合にはこれよりも低くなることもあります。これは、一般的な分離器に使用される値のおよそ半分であり、マージンは意図的に設定されています。これは、未知の液体負荷、スラグの可能性、およびコンプレッサー吸入時のガス状態が動作点によって変化するという事実を考慮しています。設計点だけでなく、動作範囲全体でサイジングをチェックする必要があります。これは、速度を落として運転するコンプレッサーやリサイクルしながら運転するコンプレッサーでは吸入圧力が異なるため、実際のガス速度も異なります。また、多くの場合、最高速度をもたらす最低吸入圧力が支配的なケースとなるからです。
• ミストエリミネーターの選択:厚さ 100 ～ 150 mm のメッシュ パッドは、わずか 25 ～ 75 mm H2O の圧力損失で 5 ～ 10 マイクロメートルを超える飛沫を最大 99.9% の効率で除去し、標準的な選択肢です。ベーンパックは 10 ～ 40 マイクロメートルの液滴を処理し、はるかに高い液体と固体の負荷に耐え、上流からのキャリーオーバーが慢性的であると予想される場合や潤滑油が存在する場合に適しています。最も重要な機械では、0.3 ～ 1 マイクロメートルに達する合体フィルター分離器が使用されますが、交換可能な要素と差圧監視が必要になります。メッシュパッドが緩むとコンプレッサー内に引き込まれ、防止するために取り付けられていた損傷を正確に引き起こすため、すべての場合においてエレメントを機械的に固定する必要があります。これが、パッドが単に所定の位置に置かれるのではなく、実質的な押さえ付けによってグリッドにクランプされる理由です。
• レベル測定とトリップシステム:保護システムは設置の最も重要な部分です。別々のノズルと別々の信号経路を備えた 2 つの独立したレベルトランスミッタが、高レベルアラームと高－高レベルトリップを供給します。トリップは、プラント制御システムを通過するのではなく、コンプレッサーを停止するか、急速閉鎖入口バルブを閉じるように配線されています。トリップ設定点は、船舶が動作するときにまだ乾舷があるように十分に低く設定されており、送信機からバルブまでのループ全体が、スラッグ到着後 10 ～ 30 秒以内に動作するのに十分な速度でなければならないため、遅い送信機や大きく減衰した送信機は排除されます。テストは不可欠です。機能テストが 2 年間行われていないトリップは機能すると想定できません。そのため、シャットダウンのたびにテストが実行され、その応答時間が検証されます。
• 配管、排水、防寒対策:容器と同じくらい設置も重要です。スクラバーからコンプレッサーへの吸引ラインは短く、凝縮液が溜まるのではなく逆流するようにスクラバーに向かって連続的に傾斜している必要があり、ラインの低い点で液体が集められ、速度が上昇するとスラッグとして送られるため、ポケットがないようにする必要があります。スクラバーからのドレンは、オープンピットではなくクローズドシステムに送られる必要があり、オペレーターに依存する手動バルブではなくレベルによって制御される自動ドレンバルブを使用して、最大液体速度に合わせたサイズにする必要があります。寒冷地では、レベルトランスミッターやドレンの凍結は、必要な瞬間にスクラバーが故障する典型的な原因となるため、容器、ドレンライン、およびレベル計のリード線はヒートトレースされ、絶縁されています。

コンプレッサータイプマトリックスによる吸引スクラバー設計

よくある質問 (FAQ)

Q: サクションスクラバーとセパレーターの違いは何ですか?

A: どちらも同じ Souders-Brown サイズ基準を使用していますが、目的と液体の保持力が異なります。分離器は、分離を生成し、異常が発生しても動作を継続するプロセス容器であるため、3 ～ 15 分間の液体滞留時間、三相デューティのインターフェイス コントローラー、および十分なマージンが与えられます。吸引スクラバーは 1 台のマシンを保護するためだけに存在するため、意図的に小さく、1 ～ 3 分のホールドアップ、より控えめな K ファクター 0.08 ～ 0.15 m/s、およびマシンをシャットダウンする配線された高レベルトリップを備えています。スクラバーを大きくすると、容器が満たされるまでに時間がかかり、トリップが遅くなり、より多くの液体がコンプレッサーの近くに貯留されるため、実際には設備の安全性が低下します。この違いははっきりと述べておく価値があります。セパレーターはアセットを通過し、スクラバーはトリップします。

Q: 吸引スクラバーはコンプレッサーにどのくらい近づけるべきですか?

A: 配管レイアウトが許す限り近くにあります。その理由は、スクラバーとコンプレッサーの間の配管は液体が凝縮または溜まる可能性がある場所であるためです。長い吸引ライン、特に屋外にあるものや寒さにさらされているものでは、ガスが露点以下に冷えるため、スクラバーの後に凝縮水が形成され、とにかく機械に到達します。低い点を備えたラインは、速度が十分に高くなって凝縮液をスラッグとして一掃するまで凝縮液を収集し、最悪の形でコンプレッサーに供給します。正しい取り付けは短いラインで、スクラバーに向かって連続的に後ろに傾斜しており、ポケットがなく、気候や露点に応じて断熱および熱追跡が行われ、コンプレッサーのノズルに負担をかけないようにサポートされています。

Q: サクションスクラバーのサイズが通常のセパレーターよりも低い K ファクターで設定されているのはなぜですか?

A: キャリーオーバーの影響が深刻で、液体負荷が不確実であるためです。汎用分離器は、すでに調整され、液滴サイズ分布が既知である流れを受け取るため、標準的な K 値 0.10 ～ 0.35 m/s を安心して使用できます。吸引スクラバーは、工場内で最も高価で最も耐久性の低い機械の上流に設置されており、吸引スクラバーが捕捉しなければならない液体は、凝縮、上流のキャリーオーバー、予測不可能な量のスラグから発生します。より低い K 係数 (通常は 0.08 ～ 0.15 m/s) は、その不確実性に対する意図的なマージンであり、通常、メッシュ パッドではなくベーン パックなどのより堅牢なミストエリミネーターと組み合わせて、浸水することなくより高く、より変動する液体負荷に耐えます。

Q: 吸引スクラバーがコンプレッサーを保護していないことを示す兆候は何ですか?

A: 6 つの兆候。それがどのように現れるかの大まかな順序です。スクラバー全体の差圧の上昇。これはミストエリミネーターの汚れまたは浸水を示し、目に見えるキャリーオーバーの前に発生します。レベルの上昇または不安定、または頻繁な高レベルのアラーム。これは、液体の到達速度がドレンの処理能力を超えているか、ドレンバルブのサイズが小さすぎるか部分的に詰まっていることを示します。コンプレッサー内の液体。振動の増加、ベアリング温度の上昇、シールオイルまたは潤滑油サンプル内の液体、またはコンプレッサー性能曲線の原因不明の変化によって検出されます。吸引ライン内の溜まりは、コールドスポットの感触や超音波の厚さまたは温度調査によって発見され、ナメクジが貯留されていることを直接警告します。寒冷地ではレベル計器が凍結または応答しなくなる。そして、最も簡単に言えば、機能的にテストされていないトリップです。過去 1 年以内にシャットダウン時にトリップが実行されていない場合、スクラバーが何も保護していると想定すべきではありません。