Как да изберем временен коничен филтър: Размер, мрежа и номинално налягане за защита при пускане в експлоатация на тръбопроводи

Една временна конусна цедка е вид пускова тръбопроводна цедка, изработена от неръждаема стомана с конусовиден елемент от тъкана телена мрежа, който се притиска между фланци, монтира се в началото на нов или ремонтиран тръбопровод и се отстранява, след като системата бъде промита и почистена. Обикновено се доставя с класове на налягане Class 150 или Class 300, оборудвана с тъкана телена мрежа от неръждаема стомана в диапазона от 20 mesh (приблизително 840 микрона) до 200 mesh (приблизително 74 микрона), и е оразмерена така, че скоростта на флуида през ефективната площ на цедката да остава в рамките на препоръчителните за индустрията стойности от 0.3 до 0.9 m/s. Тъй като временната конусна цедка предпазва разположените по веригата помпи, клапани, регулиращи дросели и контролно-измервателни прибори от заваръчни пръски, окалина, пясък и други строителни отпадъци, тя е една от най-рентабилните застраховки, които собственикът може да осигури по време на пускане в експлоатация на тръбопровода — а правилният ѝ избор се свежда до три параметъра: размер, mesh и клас на налягане.

Какво прави временната конусна цедка по време на пускане в експлоатация

Всеки нов тръбопровод съдържа строителни отпадъци. Заваръчни пръски, шлака от рязане, окалина от ръжда, абразивни частици, фрагменти от PTFE лента и чужди тела, останали във фланците, се движат заедно с първия поток. Ако тези отпадъци достигнат до работното колело на помпа, леглото на регулиращ клапан, разходомер или компресор, щетите са незабавни и скъпи. Временната конусна цедка се поставя преди най-уязвимото оборудване, за да улови тези отпадъци, преди да са го достигнали.

Цедката се монтира между два стандартни фланци — без заваряване, без модификация на тръбопровода — като се използват същите гарнитури и болтове, които вече са на съединението. Конусът сочи по посока на потока, така че отпадъците се събират по вътрешната повърхност на конуса, докато пръстеновидната зона около него остава чиста. Когато пускането и промиването приключат, фланецът се отваря, цедката се изважда и се монтира отново постоянната гарнитура. Общата цена на устройството обикновено е малка част от стойността на първата помпа или клапан, които то защитава, поради което временните конусни цедки са стандартна практика в нефтената, газовата и нефтохимическата промишленост, както и в енергетиката и пречистването на води.

Едно нещо заслужава да се подчертае: временната конусна цедка не е филтър и не е предназначена да остане в тръбопровода. Нейната мрежа е съзнателно по-едра в сравнение с нуждите от крайна филтрация на процеса, а допустимият спад на налягането се измерва в рамките на няколко psi. Тя е жертвено устройство, което улавя големи отпадъци по време на краткия и замърсен период на пускане в експлоатация.

Как работи геометрията на конусната цедка

Отличителната конусовидна форма на цедката е това, което я прави ефективна при промиване. Тъй като конусът се стеснява по посока на потока, решетката осигурява голяма обща повърхност, като същевременно заема малка аксиална дължина между фланците. Конус с ъгъл при върха от 15 до 30 градуса поддържа повърхността на решетката достатъчно голяма, така че цедката да не ограничава промивния поток, дори когато част от повърхността на конуса вече е запълнена с отпадъци.

От значение са два пътя на натоварване. При нормално промиване по-голямата част от потока преминава през предната част на конуса, така че челното лице извършва по-голямата част от филтриращата работа. С натрупването на отпадъци ефективната отворена площ намалява и спадът на налягането в конуса се увеличава. Операторите следят диференциалното налягане в цедката; когато то се доближи до проектната граница — обикновено от 2 до 5 psi в зависимост от системата — цедката трябва да бъде почистена или подменена. Способността на конуса да натрупва отпадъци по цялата си повърхност, а не върху плосък диск, е именно причината конусните цедки да се предпочитат пред плоските цедки при пускови работи: те задържат повече замърсявания и ограничават потока в по-малка степен.

Избор на правилния размер на цедката

Оразмеряването на временна конусна цедка започва с размера на тръбопровода, но не свършва дотук. Основното правило е да се поддържа скоростта през свободната площ на филтриращия елемент в диапазона от 0.3 до 0.9 m/s (приблизително 1 до 3 ft/s) за течности. Под около 0.3 m/s площта на филтриращия елемент става неикономично голяма; над около 0.9 m/s дори леко натоварен филтриращ елемент генерира прекомерен пад на налягането и цедката започва да действа като бленда.

Практическото следствие е, че цедката често е с один размер по-голяма от номиналния размер на тръбата. Например, тръбопровод DN150 (6-inch) с висок дебит на промиване може да изисква конусна цедка DN200 (8-inch), тъй като пръстеновидната площ между конуса и корпуса на цедката трябва да се добави към площта на филтриращия елемент, преди да може да се оцени скоростта. Общата свободна площ на тъканата мрежа — която е коефициентът на свободна площ на мрежата, умножен по геометричната площ на филтриращия елемент — е стойността, която трябва да удовлетворява ограничението за скорост.

Необходими са три входящи данни за оразмеряване:

• Проектен дебит. Максималният дебит на промиване, а не нормалният работен дебит, тъй като пусковите дебити често са най-високите, които тръбопроводът изобщо ще достигне.
• Плътност и вискозитет на флуида. Течностите с висок вискозитет изискват по-ниски допустими скорости, за да се запази падът на налягането в приемливи граници.
• Налично диференциално налягане. Налягането в системата, налично по време на промиване, трябва да превишава с достатъчен марж падовете на налягането на чистата и замърсената цедка.

Консервативната процедура за оразмеряване е да се изчисли необходимата свободна площ на филтриращия елемент въз основа на дебита и диапазона на скоростта от 0.3 до 0.9 m/s, след което да се раздели на коефициента на свободна площ на мрежата, за да се получи геометричната повърхност на конуса, и накрая да се провери дали избраният номинален размер осигурява тази площ. Инженерният екип на KAIFIL редовно извършва това изчисление за клиентите и предоставя работните размери с всяка оферта, което елиминира по-голямата част от предположенията при избора на пускова цедка.

Избор на телена мрежа и степен на филтрация в микрони

Изборът на мрежа за временен конусен филтър е баланс между улавянето на съществените замърсявания и поддържането на спада на налягането достатъчно нисък, за да може промиването да работи. Началната точка е да се защити най-чувствителният компонент по посока на потока — обикновено помпа, регулиращ клапан или инструмент. Мрежата на филтъра трябва да бъде по-фина от хлабините на този компонент, но по-едра от крайната технологична филтрация, тъй като филтърът е временен.

Броят на мешовете и микронният рейтинг са пряко свързани. При тъканата телена мрежа числото mesh е броят на отворите на линеен инч, а микронният рейтинг описва номиналния размер на отвора. Често срещаните варианти за временни конусни филтри включват:

• 20 mesh — отвори с размер приблизително 840 микрона, използва се за много груба защита преди голямо ротационно оборудване, където спадът на налягането трябва да остане минимален.
• 40 mesh — отвори с размер приблизително 400 микрона, често срещан избор по подразбиране за обща защита на помпи по време на пускане в експлоатация.
• 60 mesh — отвори с размер приблизително 250 микрона, използва се, когато хлабините по посока на потока са по-малки или когато замърсяванията са под формата на фини частици, а не заваръчни пръски.
• 100 mesh — отвори с размер приблизително 150 микрона, предписва се, когато трябва да бъдат защитени измервателни уреди или малки регулиращи отвори.
• 200 mesh — отвори с размер приблизително 74 микрона, най-финият край на практическия диапазон за временен конусен филтър, тъй като по-фината мрежа би повишила спада на налягането до недопустими нива и би се задръстила за броени минути при промиване на замърсена система.

Таблицата по-долу обобщава типичните насоки за избор при пускане в експлоатация. Имайте предвид, че това са начални точки — крайният избор винаги трябва да се съпоставя с хлабините на компонентите по веригата и наличния спад на налягането.

Видът на сплитката също е от значение. Телена мрежа с обикновена сплитка, при която всяка тел преминава последователно над и под напречните телове, предлага най-голямата свободна площ за дадена гъстота на мрежата (mesh count) и е стандартният избор за конусни филтърни решетки. Там, където е необходима допълнителна здравина за устойчивост на деформация при високо диференциално налягане, Телена мрежа с холандска сплитка — конструкция с по-фини телове на основата, разположени плътно един до друг — осигурява по-плътна и стегната филтрираща решетка, макар и с по-малка свободна площ и по-висок спад на налягането в чисто състояние. За по-подробно обяснение на връзката между гъстотата на мрежата (mesh count) и размера в микрони (micron rating), нашият ръководство за това как да изберете размер на филтърната мрежа и микронен рейтинг разглежда аритметиката. Ако терминологията е нова за Вас, нашият речник на термините за телена мрежа дефинира mesh count, размера на светлия отвор, диаметъра на телта и отворената площ на достъпен език.

Избор на номиналното налягане

Номиналното налягане на временния конусен филтър определя максималното работно налягане, на което той може безопасно да бъде подложен, и то трябва да съответства на или да превишава класа на фланеца на съединението, където е монтиран филтърът. Двата най-често срещани класа са:

• Class 150 — с номинално налягане до приблизително 19 bar (285 psi) при 38°C, съгласно ASME B16.5 за съответните фланци. Това обхваща повечето тръбопроводи за вода, спомагателни флуиди и технологични линии с ниско налягане.
• Class 300 — с номинално налягане до приблизително 49 bar (720 psi) при 38°C, предназначен за технологични линии с по-високо налягане, пренос на въглеводороди и системи за пускане в експлоатация с пара.

Номиналното налягане се определя от фланцовия пръстен и главината на филтъра, а не от мрежата. Самата решетка е тънък тъкан елемент, който никога не би издържал сам на пълното налягане в тръбопровода; здравината на филтъра идва от пръстена от неръждаема стомана, който ляга във фланцовото съединение, и от опорната конструкция на конуса. Два конструктивни детайла предпазват решетката по време на промиването: конусът е оформен и укрепен така, че да не се свие под въздействието на диференциалното налягане, а отворената площ е достатъчно голяма, така че диференциалното налягане през решетката — реалното натоварване върху мрежата — да остане малко дори при високо налягане в тръбопровода.

Трябва да се вземе предвид и намаляването на номиналното налягане вследствие на температурата. Класовете на налягане се посочват при стандартна референтна температура от 38°C, а допустимото работно налягане спада с повишаване на температурата. При 260°C, например, възел от неръждаема стомана Class 300 запазва значително по-малка част от номиналните си стойности при стайна температура. Поради това за пусков филтър, използван при продухване с пара или горещо въвеждане в експлоатация, е необходима проверка на номиналните параметри при действителната температура на промиване, а не само при проектното налягане.

Изборът на материал следва същата логика като при постоянните тръбопроводи. Аустенитните неръждаеми стомани — най-често 304L and 316L — осигуряват устойчивостта на корозия и заваряемостта, необходими за по-голямата част от химическите, нефтохимическите и водните приложения. Когато флуидът е корозивен за стандартната неръждаема стомана или когато съществува риск от хлоридна корозия под напрежение, мрежата и пръстенът могат да бъдат доставени от по-високи класове сплави. KAIFIL произвежда конусни филтри от същите класове телени мрежи и ламарини, които се използват в другите ни филтриращи продукти, така че проследимостта на материалите и сертификатите съответстват на останалата част от произведеното оборудване. За възли, които трябва да се интегрират в по-голяма постоянна филтрираща система, вместо да бъдат отстранявани след пускането в експлоатация, нашите заварени филтърни възли от телена мрежа показват същите производствени стандарти, прилагани при експлоатация в линия.

Конични срещу кошови филтри

След като линията бъде въведена в експлоатация, временният коничен филтър обикновено се отстранява и на негово място може да се постави постоянен кошов филтър. Струва си да се разбере разликата, тъй като двата вида често се бъркат и понякога се специфицират неправилно.

Двата дизайна се допълват взаимно, а не се конкурират. Коничният филтър е по-добрият избор за краткия, силно замърсен период на въвеждане в експлоатация с голямо количество отломки, тъй като е евтин, лесен за демонтиране и не изисква отделен корпус. Кошовият филтър е по-добрият избор за постоянна защита, тъй като може да се почиства без отваряне на линията и е проектиран за дългогодишна експлоатация. Ако сравнявате конфигурациите на филтрите по-подробно, нашата статия за телени мрежести кошови филтри в хранително-вкусовата промишленост предоставя реален поглед върху това как се специфицират постоянните кошови дизайни — докато логиката на избор за временни конични филтри в това ръководство следва същата дисциплина на оразмеряване.

Най-добри практики за монтаж, мониторинг и демонтаж

Временният конусен филтър защитава тръбопровода само ако е монтиран правилно и действително се наблюдава по време на промиването. Няколко практически метода на терен разграничават безпроблемното пускане в експлоатация от неприятна и скъпа повреда:

• Монтирайте конуса с върха по посока на потока. Върхът на конуса сочи по посока на потока. Монтирането му наобратно нарушава неговия капацитет и създава преграда за отломки вместо филтър.
• Използвайте правилните гарнитури и момент на затягане на болтовете. Пръстенът на филтъра заменя гарнитурата в съединението, така че челата на фланците трябва да бъдат подравнени, а болтовете – затегнати съгласно същата спецификация като за постоянното съединение.
• Монтирайте индикатор за диференциално налягане. Проста конфигурация с тройник и манометър преди и след филтъра показва на оператора кога конусът се задръства. Демонтирането на филтъра при пик в диференциалното налягане предпазва мрежата от разрушаване и сигнализира, че промиването е свършило своята работа.
• Почиствайте или подменяйте, никога не използвайте повторно на сляпо. Ако промиването се извършва поетапно, филтърът може да бъде демонтиран, почистен и монтиран отново — но само ако мрежата му първо бъде проверена за дупки и деформации.
• Регистрирайте демонтажа. Запишете кой филтър къде е бил поставен и кога е бил изваден, така че документите за пускане в експлоатация да показват, че всеки тръбопровод е бил защитен и всяко временно устройство е било демонтирано.

След като промиването приключи и тръбопроводът е проверен като чист, временната конична цедка се отстранява и постоянната връзка се възстановява. Тази стъпка по отстраняване е това, което прави устройството „временно“ — и това е също причината, поради която устройството никога не трябва да се заменя с постоянен филтриращ елемент, който екипът по въвеждане в експлоатация може да забрави да извади.

Често задавани въпроси

Каква е разликата между временна конична цедка и постоянна кошнична цедка? Временната конична цедка е нискобюджетно устройство за фланцов монтаж с конусовиден елемент от тъкана телена мрежа, което се монтира само по време на пускане и промиване на тръбопровода, след което се отстранява. Кошничната цедка е постоянен линеен корпус с почистваща се цилиндрична кошница, която остава в експлоатация за непрекъсната защита на процеса. Коничната цедка е оптимизирана за улавяне на големи количества строителни отпадъци за кратък период от време с минимален спад на налягането; кошничната цедка е оптимизирана за дългосрочна работа с възможност за почистване.

Какъв размер на мрежата трябва да използвам за пускова конична цедка? Изберете мрежа, по-фина от хлабините на най-чувствителния компонент по веригата след нея, но по-едра от крайната филтрация на процеса. На практика, 20 mesh (~840 микрона) е подходяща за груба защита на голямо ротационно оборудване, 40 mesh (~400 микрона) е обичайният стандарт за обща защита на помпи, а 60 до 100 mesh (~250 до ~150 микрона) се специфицира, когато трябва да бъдат защитени регулиращи клапани или инструменти. Тъй като по-фината мрежа увеличава спада на налягането и се запушва по-бързо при замърсено промиване, най-едрата мрежа, която защитава оборудването, обикновено е правилният избор.

Как да определя размера на конична цедка за моя тръбопровод? Определете размера въз основа на максималния дебит на промиване, а не само на номиналния размер на тръбата. Поддържайте скоростта през свободната площ на цедката между 0.3 и 0.9 m/s за течности, което често означава избор на цедка с един номинален размер по-голям от тръбопровода. Разделете необходимата свободна площ на коефициента на свободна площ на мрежата, за да получите повърхността на конуса, след което потвърдете, че наличното системно налягане надвишава спадовете на налягането на цедката в чисто и замърсено състояние.

Какъв клас на налягане ми е необходим — Class 150 или Class 300? Съгласувайте класа на налягане на цедката с фланцовия клас на връзката, където се монтира. Class 150 е подходящ за повечето линии за вода, спомагателни флуиди и процеси с ниско налягане (приблизително 19 bar при 38°C), докато Class 300 покрива пускови услуги за въглеводороди, химикали и пара под по-високо налягане (приблизително 49 bar при 38°C). Винаги проверявайте номиналните стойности при действителната температура на промиване, тъй като допустимото налягане намалява с повишаване на температурата.

Кога трябва да се отстрани временната конична цедка? Веднага след като промиването приключи и тръбопроводът е проверен като чист — обикновено когато диференциалното налягане в цедката спре да се покачва и количеството отпадъци в събраната проба спадне до приемливо ниво. Устройството е проектирано за отстраняване и оставянето му на място крие риск то да се превърне в постоянно ограничение на потока и забравено място за улавяне на отпадъци.

Получете индивидуална оферта от KAIFIL

Изборът на правилния размер, мрежа и номинално налягане за временен коничен филтър се свежда до три числа и една обективна оценка на вашето оборудване след филтъра — но правилното изпълнение на детайлите по изработката е също толкова важно. KAIFIL е китайски производител на филтри от телена мрежа от неръждаема стомана с десетилетия опит в тъканите мрежи и изработката на филтри, като произвеждаме временни конични филтри в конфигурации Class 150 и Class 300 с мрежи с обикновена и холандска сплитка, окомплектовани със сертификати за материалите и чертежи с работни размери. Ние редовно оразмеряваме филтри за пускане в експлоатация в нефтената, газовата и нефтохимическата промишленост, а нашите произведени по поръчка детайли от телена мрежа възможности за производство означават, че можем да изработваме по вашия точен размер на тръбата, мрежа и спецификация на сплавта, вместо да се налага да напасвате каталожен детайл. Свържете се с KAIFIL, като посочите размера на тръбопровода, дебита на промиване, списъка с оборудване след филтъра и класа на налягане, и нашите инженери ще ви отговорят с оразмерено, остойностено и документирано предложение за коничен филтър за следващото ви пускане на тръбопровод в експлоатация.