O que é um Separador de Lavador de Sucção: Proteção, Dimensionamento e Projeto de Compressores

O que é um separador purificador de sucção: proteção, dimensionamento e design do compressor

Respondendo à questão central:O que é um separador purificador de sucção?Um separador de lavagem por sucção é um recipiente de extração instalado imediatamente a montante de um compressor cuja única finalidade é garantir que nenhum líquido entre na máquina. É deliberadamente pequeno e rápido, em vez de grande e eficiente: um recipiente vertical com retenção de líquido de apenas 1-3 minutos e um fator K Souders-Brown conservador de 0,08-0,15 m/s, porque a filosofia do projeto é disparar rapidamente em vez de armazenar líquido. Ele é equipado com dois transmissores de nível independentes, um desarme de nível alto-alto que desliga o compressor ou fecha uma válvula de entrada de fechamento rápido dentro de 10 a 30 segundos após a chegada de um jato e um eliminador de névoa, normalmente uma almofada de malha que remove gotas acima de 5 a 10 micrômetros. A razão é simples: o líquido destrói os compressores e um purificador que custa uma pequena fração do preço da máquina é o seguro mais barato da fábrica.

1. Por que os compressores precisam de purificadores e o que o líquido faz com eles

Os dois tipos de compressor falham de maneiras diferentes e ambos são evitados pelo mesmo recipiente:

• Compressores Centrífugos:Um compressor centrífugo funciona a velocidades de ponta de 200-400 m/s com folgas do rotor medidas em décimos de milímetro. Gotículas de líquido atingem o impulsor nessa velocidade e corroem as pás e as vedações do labirinto, e o impacto de uma bala produz um enorme desequilíbrio do rotor que pode destruir os rolamentos e as vedações em segundos. O líquido também remove o óleo lubrificante dos rolamentos, caso chegue até eles, e causa choque térmico, uma vez que o líquido se inflama e esfria o metal quente de maneira desigual. A máquina também é sensível de uma forma mais sutil: uma película líquida no impulsor altera o desempenho aerodinâmico, de modo que o compressor pode oscilar ou perder carga antes que qualquer dano seja visível. É por isso que o purificador de sucção é instalado o mais próximo possível da entrada do compressor, com uma linha curta e continuamente inclinada e sem bolsas onde o líquido possa se acumular.
• Compressores Alternativos:Uma máquina alternativa é ainda menos tolerante, porque o líquido é essencialmente incompressível. O líquido que entra em um cilindro no final do curso de compressão produz um bloqueio hidráulico: o pistão não consegue completar seu deslocamento contra um fluido incompressível, então a biela dobra, a haste do pistão ou a cruzeta falha, os parafusos da cabeça do cilindro esticam ou quebram e as placas da válvula quebram. A energia envolvida é grande e um único evento de impacto pode exigir uma reconstrução completa. As máquinas alternativas também geram pulsação, portanto o purificador neste serviço geralmente funciona como um amortecedor de pulsação, e a API 618 exige um estudo acústico de todo o sistema de tubulação. O purificador para uma máquina alternativa é, portanto, dimensionado com cuidado especial, posicionado próximo ao cilindro e fornecido com um disparo de alto nível de ação muito rápida.
• De onde vem o líquido:O líquido na sucção de um compressor raramente apresenta um fluxo constante; ele vem de causas identificáveis. Condensação, porque o gás resfriado pela redução da pressão ou pela perda de calor ambiente cai abaixo do seu ponto de orvalho de hidrocarbonetos ou água. Transferência de um separador a montante que está subdimensionado, tem um controlador de nível com falha ou está operando acima da velocidade projetada. Líquidos de uma fonte a jusante durante o desligamento ou fluxo reverso, razão pela qual muitas instalações também possuem um purificador de descarga e uma válvula de retenção. Lesmas do oleoduto, especialmente após pigging. E, no gas lift ou no serviço de reciclagem, arrastou líquido que nunca foi separado. Diagnosticar qual deles se aplica é importante, porque a solução é diferente: a condensação precisa de aquecimento ou controle do ponto de orvalho, o transporte precisa de uma correção a montante e as lesmas precisam de armazenamento ou de uma viagem.
• A filosofia do design: Viaje, não armazene:Esta é a principal diferença entre um purificador de sucção e um separador. Um separador recebe de 3 a 15 minutos de retenção de líquido para que possa continuar operando durante uma perturbação. Um purificador de sucção leva apenas 1-3 minutos, porque seu objetivo não é passar por uma perturbação, mas desligar a máquina antes que o líquido chegue até ela. Dimensioná-lo para um tamanho maior seria ativamente contraproducente: um recipiente maior demora mais para encher, então o disparo de nível atua mais tarde e mais líquido é armazenado mais próximo do compressor. O projeto correto é um vaso compacto com sistema de baixo volume e alto nível de integridade, desarme rápido e, nas máquinas mais críticas, uma válvula de fechamento rápido na entrada que isola o compressor enquanto o desce de forma controlada.

2. Dimensionamento, Internos e Sistemas de Proteção

Quatro elementos determinam se o purificador realmente protege a máquina:

• Dimensionamento por velocidade:O navio é dimensionado pela equação de Souders-Brown com um fator K conservador, normalmente 0,08-0,15 m/s para um purificador vertical com uma almofada de malha, e às vezes menor onde a consequência do transporte é severa. Isso é aproximadamente metade do valor usado para um separador geral, e a margem é deliberada: leva em conta a carga líquida desconhecida, a possibilidade de jatos e o fato de que as condições do gás na sucção do compressor variam com o ponto de operação. O dimensionamento deve ser verificado em toda a faixa de operação, não apenas no ponto de projeto, porque um compressor operando em velocidade reduzida ou com reciclagem tem uma pressão de sucção diferente e, portanto, uma velocidade real de gás diferente e, em muitos casos, a pressão de sucção mais baixa, que fornece a velocidade mais alta, é o caso determinante.
• Seleção do eliminador de névoa:Uma almofada de malha, de 100 a 150 mm de espessura, remove gotículas acima de 5 a 10 micrômetros com até 99,9% de eficiência com uma queda de pressão de apenas 25 a 75 mm H2O e é a escolha padrão. Um pacote de palhetas lida com gotículas de 10 a 40 micrômetros, tolera uma carga muito maior de líquidos e sólidos e é preferido onde se espera que o transporte a montante seja crônico ou onde o óleo lubrificante esteja presente. Para as máquinas mais críticas, é utilizado um filtro separador coalescente que atinge 0,3-1 micrômetro, embora sejam necessários os elementos substituíveis e o monitoramento da pressão diferencial. Em todos os casos o elemento deve ser fixado mecanicamente, pois uma malha que se solta é puxada para dentro do compressor e causa exatamente o dano que foi instalado para evitar; é por isso que as almofadas são fixadas a uma grade com fixação substancial, em vez de simplesmente colocadas no lugar.
• Medição de Nível e Sistema de Trip:O sistema de proteção é a parte mais importante da instalação. Dois transmissores de nível independentes, com bicos separados e caminhos de sinal separados, alimentam um alarme de nível alto e um disparo de nível alto-alto, e o disparo é conectado para desligar o compressor ou para fechar uma válvula de entrada de fechamento rápido, em vez de passar pelo sistema de controle da planta. O ponto de ajuste de disparo é definido baixo o suficiente para que a embarcação ainda tenha borda livre quando atua, e todo o circuito, do transmissor à válvula, deve ser rápido o suficiente para atuar dentro de 10-30 segundos após a chegada de um slug, o que exclui transmissores lentos ou fortemente amortecidos. O teste é essencial: não se pode presumir que um disparo que não tenha sido testado funcionalmente durante dois anos funcione, por isso é exercido a cada desligamento e seu tempo de resposta verificado.
• Tubulação, drenagem e preparação para o inverno:A instalação é tão importante quanto a embarcação. A linha de sucção do purificador ao compressor deve ser curta, continuamente inclinada de volta em direção ao purificador, de modo que qualquer condensado seja drenado de volta em vez de se acumular, e livre de bolsões, uma vez que um ponto baixo na linha coleta o líquido e depois o entrega como um jato quando a velocidade aumenta. O dreno do purificador deve ir para um sistema fechado, não para uma cava a céu aberto, e deve ser dimensionado para a vazão máxima de líquido, com válvula de drenagem automática controlada pelo nível ao invés de uma válvula manual que depende de um operador. Em climas frios, o reservatório, a linha de drenagem e os cabos do instrumento de nível são rastreados e isolados termicamente, porque um transmissor de nível congelado ou um dreno congelado é uma causa clássica de falha do purificador exatamente no momento em que é necessário.

Projeto do purificador de sucção por matriz de tipo de compressor

Perguntas frequentes (FAQ)

P: Qual é a diferença entre um purificador de sucção e um separador?

R: Ambos usam a mesma base de dimensionamento Souders-Brown, mas diferem na finalidade e na retenção de líquido. Um separador é um recipiente de processo que produz uma separação e continua a operar durante uma perturbação, por isso recebe de 3 a 15 minutos de retenção de líquido, um controlador de interface em serviço trifásico e margens generosas. Um purificador de sucção existe apenas para proteger uma máquina, por isso é deliberadamente pequeno, com 1-3 minutos de espera, um fator K mais conservador de 0,08-0,15 m/s e um desarme de alto-alto nível conectado que desliga a máquina. Aumentar o tamanho do purificador tornaria a instalação menos segura, pois o vaso demoraria mais para encher e o trip agiria mais tarde, armazenando mais líquido mais próximo do compressor. Vale a pena afirmar claramente a distinção: um separador passa por uma perturbação, um purificador tropeça.

P: Quão próximo o purificador de sucção deve estar do compressor?

R: Tão próximo quanto o layout da tubulação permitir, e a razão é que qualquer tubo entre o purificador e o compressor é um local onde o líquido pode condensar ou se acumular. Uma longa linha de sucção, especialmente aquela que funciona ao ar livre ou exposta ao frio, permite que o gás esfrie abaixo do ponto de orvalho, de modo que o condensado se forme após o purificador e chegue à máquina de qualquer maneira. Uma linha com um ponto baixo coleta esse condensado até que a velocidade seja alta o suficiente para varrê-lo como um jato, que o entrega ao compressor na pior forma possível. A instalação correta é uma linha curta, continuamente inclinada em direção ao purificador, sem bolsas, isolada e traçada termicamente se o clima ou o ponto de orvalho assim o exigirem, e apoiada de forma que não force o bocal do compressor.

P: Por que um purificador de sucção é dimensionado com um fator K mais baixo do que um separador normal?

R: Porque a consequência do transporte é grave e a carga de líquido é incerta. Um separador de uso geral recebe um fluxo que já foi condicionado e cuja distribuição de tamanho de gotícula é conhecida, de modo que os valores padrão de K de 0,10-0,35 m/s podem ser usados ​​com confiança. Um purificador de sucção fica a montante da máquina mais cara e menos tolerante da planta, e o líquido que ele deve capturar chega da condensação, do transporte a montante e de jatos em quantidades que não podem ser previstas. O fator K mais baixo, normalmente 0,08-0,15 m/s, é uma margem deliberada contra essa incerteza, e geralmente é combinado com um eliminador de névoa mais robusto, como um pacote de palhetas em vez de uma almofada de malha, que tolera cargas de líquido mais altas e mais variáveis ​​sem inundação.

P: Quais são os sinais de que um purificador de sucção não está protegendo o compressor?

R: Seis sinais, na ordem aproximada de como aparecem. Aumento da pressão diferencial no purificador, o que indica um eliminador de névoa sujo ou inundado e precede o arraste visível. Nível crescente ou instável, ou alarmes frequentes de nível alto, que apontam para uma taxa de chegada de líquido maior do que o dreno pode suportar, ou para uma válvula de drenagem que está subdimensionada ou parcialmente bloqueada. Líquido no compressor, detectado pelo aumento da vibração, pelo aumento da temperatura do rolamento, pelo líquido no óleo de vedação ou na amostra de óleo lubrificante, ou por uma alteração inexplicável na curva de desempenho do compressor. Acúmulo na linha de sucção, encontrado pela detecção de pontos frios ou pela espessura ultrassônica ou levantamento de temperatura, que é um aviso direto de que um slug está sendo armazenado. Instrumentação de nível congelada ou sem resposta em climas frios. E, mais simplesmente, uma viagem que não foi testada funcionalmente: se a viagem não tiver sido exercida durante um desligamento no ano passado, não se deve presumir que o purificador esteja protegendo nada.