সিল নির্বাচনের বিবেচ্য বিষয় – উচ্চ চাপযুক্ত ডুয়াল মেকানিক্যাল সিল স্থাপন

বিন্যাস ৩ যান্ত্রিক সীলগুলি হলদ্বৈত সীলযেখানে সিল দুটির মধ্যবর্তী প্রতিবন্ধক তরল গহ্বরের চাপ সিল চেম্বারের চাপের চেয়ে বেশি রাখা হয়। সময়ের সাথে সাথে, এই সিলগুলির জন্য প্রয়োজনীয় উচ্চ-চাপের পরিবেশ তৈরির জন্য শিল্পক্ষেত্রে বিভিন্ন কৌশল বিকশিত হয়েছে। এই কৌশলগুলি মেকানিক্যাল সিলের পাইপিং প্ল্যানে লিপিবদ্ধ থাকে। যদিও এই প্ল্যানগুলির মধ্যে অনেকগুলি একই ধরনের কাজ করে, তবে প্রত্যেকটির পরিচালনগত বৈশিষ্ট্য খুব ভিন্ন হতে পারে এবং তা সিলিং সিস্টেমের সমস্ত দিককে প্রভাবিত করবে।

এপিআই ৬৮২ (API 682) দ্বারা সংজ্ঞায়িত পাইপিং প্ল্যান ৫৩বি (Piping Plan 53B) হলো এমন একটি পাইপিং পরিকল্পনা, যা একটি নাইট্রোজেন-পূর্ণ ব্লাডার অ্যাকুমুলেটরের মাধ্যমে ব্যারিয়ার ফ্লুইডকে চাপযুক্ত করে। এই চাপযুক্ত ব্লাডারটি সরাসরি ব্যারিয়ার ফ্লুইডের উপর কাজ করে এবং সম্পূর্ণ সিলিং সিস্টেমকে চাপযুক্ত করে। ব্লাডারটি চাপ সৃষ্টিকারী গ্যাস এবং ব্যারিয়ার ফ্লুইডের মধ্যে সরাসরি সংস্পর্শ প্রতিরোধ করে, যার ফলে ফ্লুইডের মধ্যে গ্যাস শোষিত হয় না। এর ফলে পাইপিং প্ল্যান ৫৩বি, পাইপিং প্ল্যান ৫৩এ-এর তুলনায় উচ্চ চাপের প্রয়োগে ব্যবহার করা যায়। অ্যাকুমুলেটরের স্বয়ংসম্পূর্ণ প্রকৃতির কারণে একটি অবিচ্ছিন্ন নাইট্রোজেন সরবরাহের প্রয়োজনীয়তাও দূর হয়, যা এই সিস্টেমটিকে দূরবর্তী স্থাপনার জন্য আদর্শ করে তোলে।

তবে, ব্লাডার একুমুলেটরের সুবিধাগুলো সিস্টেমটির কিছু পরিচালনগত বৈশিষ্ট্যের কারণে হ্রাস পায়। একটি পাইপিং প্ল্যান 53B-এর চাপ সরাসরি ব্লাডারের ভেতরের গ্যাসের চাপ দ্বারা নির্ধারিত হয়। বিভিন্ন চলকের কারণে এই চাপ নাটকীয়ভাবে পরিবর্তিত হতে পারে।

সিস্টেমে ব্যারিয়ার ফ্লুইড যোগ করার আগে অ্যাকুমুলেটরের ব্লাডারটি অবশ্যই প্রি-চার্জ করতে হবে। এটি সিস্টেমের কার্যকারিতার সমস্ত ভবিষ্যৎ গণনা এবং ব্যাখ্যার ভিত্তি তৈরি করে। প্রকৃত প্রি-চার্জ চাপ সিস্টেমের অপারেটিং চাপ এবং অ্যাকুমুলেটরে থাকা ব্যারিয়ার ফ্লুইডের সেফটি ভলিউমের উপর নির্ভর করে। প্রি-চার্জ চাপ ব্লাডারের গ্যাসের তাপমাত্রার উপরও নির্ভরশীল। দ্রষ্টব্য: প্রি-চার্জ চাপ শুধুমাত্র সিস্টেমের প্রাথমিক কমিশনিংয়ের সময় সেট করা হয় এবং প্রকৃত অপারেশনের সময় এটি সামঞ্জস্য করা হবে না।

গ্যাসের তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে ব্লাডারের ভেতরের গ্যাসের চাপ পরিবর্তিত হবে। বেশিরভাগ ক্ষেত্রে, গ্যাসের তাপমাত্রা স্থাপনস্থলের পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রাকে অনুসরণ করে। যেসব অঞ্চলে দৈনিক ও ঋতুভিত্তিক তাপমাত্রার ব্যাপক পরিবর্তন হয়, সেখানকার সিস্টেমের চাপে বড় ধরনের ওঠানামা দেখা যায়।

বাধা তরল ব্যবহারকার্যকালীন সময়ে, স্বাভাবিক ছিদ্রের মাধ্যমে মেকানিক্যাল সিলগুলো থেকে ব্যারিয়ার ফ্লুইড খরচ হয়ে যায়। এই ব্যারিয়ার ফ্লুইড অ্যাকুমুলেটরের ফ্লুইড দ্বারা পুনরায় পূর্ণ হয়, যার ফলে ব্লাডারের ভেতরের গ্যাস প্রসারিত হয় এবং সিস্টেমের চাপ কমে যায়। এই পরিবর্তনগুলো অ্যাকুমুলেটরের আকার, সিলের ছিদ্রের হার এবং সিস্টেমের জন্য কাঙ্ক্ষিত রক্ষণাবেক্ষণের ব্যবধানের (যেমন, ২৮ দিন) উপর নির্ভর করে।

সিস্টেমের চাপের পরিবর্তনই হলো প্রধান উপায় যার মাধ্যমে ব্যবহারকারী সিলের কার্যকারিতা পর্যবেক্ষণ করেন। রক্ষণাবেক্ষণের জন্য অ্যালার্ম তৈরি করতে এবং সিলের ত্রুটি শনাক্ত করতেও চাপ ব্যবহৃত হয়। তবে, সিস্টেমটি চালু থাকা অবস্থায় চাপ ক্রমাগত পরিবর্তিত হতে থাকে। ব্যবহারকারী প্ল্যান 53B সিস্টেমে কীভাবে চাপ নির্ধারণ করবেন? কখন ব্যারিয়ার ফ্লুইড যোগ করা প্রয়োজন? কী পরিমাণ ফ্লুইড যোগ করতে হবে?

প্ল্যান 53B সিস্টেমের জন্য প্রথম ব্যাপকভাবে প্রকাশিত ইঞ্জিনিয়ারিং ক্যালকুলেশনগুলো API 682 চতুর্থ সংস্করণে প্রকাশিত হয়েছিল। অ্যানেক্স F এই পাইপিং প্ল্যানের জন্য চাপ এবং আয়তন কীভাবে নির্ধারণ করতে হয় তার ধাপে ধাপে নির্দেশাবলী প্রদান করে। API 682-এর সবচেয়ে দরকারী প্রয়োজনীয়তাগুলোর মধ্যে একটি হলো ব্লাডার অ্যাকুমুলেটরের জন্য একটি স্ট্যান্ডার্ড নেমপ্লেট তৈরি করা (API 682 চতুর্থ সংস্করণ, সারণি ১০)। এই নেমপ্লেটে একটি সারণি রয়েছে যা অ্যাপ্লিকেশন সাইটের পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রার পরিসরে সিস্টেমটির প্রি-চার্জ, রিফিল এবং অ্যালার্ম চাপ ধারণ করে। দ্রষ্টব্য: স্ট্যান্ডার্ডের সারণিটি কেবল একটি উদাহরণ এবং কোনো নির্দিষ্ট ফিল্ড অ্যাপ্লিকেশনে প্রয়োগ করা হলে প্রকৃত মানগুলো উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হবে।

চিত্র ২-এর অন্যতম মৌলিক অনুমান হলো, পাইপিং প্ল্যান ৫৩বি অবিচ্ছিন্নভাবে এবং প্রাথমিক প্রি-চার্জ চাপের কোনো পরিবর্তন ছাড়াই কাজ করবে বলে আশা করা হচ্ছে। আরও একটি অনুমান হলো, সিস্টেমটি অল্প সময়ের মধ্যে পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রার সম্পূর্ণ পরিসরের সংস্পর্শে আসতে পারে। সিস্টেম ডিজাইনের ক্ষেত্রে এগুলোর তাৎপর্যপূর্ণ প্রভাব রয়েছে এবং এর জন্য সিস্টেমটিকে অন্যান্য ডুয়াল সিল পাইপিং প্ল্যানের চেয়ে বেশি চাপে পরিচালনা করতে হয়।

চিত্র ২-কে রেফারেন্স হিসেবে ব্যবহার করে, উদাহরণ অ্যাপ্লিকেশনটি এমন একটি স্থানে ইনস্টল করা হয়েছে যেখানে পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা -১৭°C (১°F) থেকে ৭০°C (১৫৮°F)-এর মধ্যে থাকে। এই পরিসরের উপরের প্রান্তটি অবাস্তবভাবে বেশি বলে মনে হতে পারে, কিন্তু এতে সরাসরি সূর্যালোকের সংস্পর্শে থাকা একটি অ্যাকুমুলেটরের সৌর উত্তাপের প্রভাবও অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। সারণির সারিগুলো সর্বোচ্চ এবং সর্বনিম্ন মানের মধ্যবর্তী তাপমাত্রার ব্যবধানকে উপস্থাপন করে।

যখন ব্যবহারকারী সিস্টেমটি পরিচালনা করেন, তখন তিনি বর্তমান পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রায় রিফিল প্রেশারে না পৌঁছানো পর্যন্ত ব্যারিয়ার ফ্লুইড প্রেশার যোগ করতে থাকেন। অ্যালার্ম প্রেশার হলো সেই প্রেশার যা নির্দেশ করে যে ব্যবহারকারীকে অতিরিক্ত ব্যারিয়ার ফ্লুইড যোগ করতে হবে। ২৫° সেলসিয়াস (৭৭° ফারেনহাইট) তাপমাত্রায়, অপারেটর অ্যাকুমুলেটরকে ৩০.৩ বার (৪৪০ পিএসআইজি) পর্যন্ত প্রি-চার্জ করবেন, অ্যালার্মটি ৩০.৭ বার (৪৪৫ পিএসআইজি)-এর জন্য সেট করা হবে এবং প্রেশার ৩৭.৯ বার (৫৫০ পিএসআইজি)-এ না পৌঁছানো পর্যন্ত অপারেটর ব্যারিয়ার ফ্লুইড যোগ করতে থাকবেন। যদি পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রা কমে ০° সেলসিয়াস (৩২° ফারেনহাইট) হয়ে যায়, তাহলে অ্যালার্ম প্রেশার কমে ২৮.১ বার (৪০৮ পিএসআইজি) এবং রিফিল প্রেশার কমে ৩৪.৭ বার (৫০৪ পিএসআইজি) হবে।

এই পরিস্থিতিতে, পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রার প্রতিক্রিয়ায় অ্যালার্ম এবং রিফিল প্রেশার উভয়ই পরিবর্তিত হয়, বা ওঠানামা করে। এই পদ্ধতিকে প্রায়শই ফ্লোটিং-ফ্লোটিং কৌশল বলা হয়। অ্যালার্ম এবং রিফিল উভয়ই "ভাসতে" থাকে। এর ফলে সিলিং সিস্টেমের জন্য সর্বনিম্ন অপারেটিং প্রেশার পাওয়া যায়। তবে, এটি ব্যবহারকারীর উপর দুটি নির্দিষ্ট দায়িত্ব আরোপ করে; সঠিক অ্যালার্ম প্রেশার এবং রিফিল প্রেশার নির্ধারণ করা। সিস্টেমের অ্যালার্ম প্রেশার তাপমাত্রার উপর নির্ভরশীল এবং এই সম্পর্কটি ব্যবহারকারীর ডিসিএস (DCS) সিস্টেমে প্রোগ্রাম করা থাকতে হবে। রিফিল প্রেশারও পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রার উপর নির্ভর করবে, তাই বর্তমান অবস্থার জন্য সঠিক প্রেশার খুঁজে পেতে অপারেটরকে নেমপ্লেট দেখতে হবে।

কিছু ব্যবহারকারী একটি সরল পদ্ধতি চান এবং এমন একটি কৌশল অবলম্বন করতে চান যেখানে অ্যালার্ম প্রেশার এবং রিফিল প্রেশার উভয়ই স্থির (বা নির্দিষ্ট) এবং পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রার উপর নির্ভরশীল নয়। ফিক্সড-ফিক্সড কৌশলটি ব্যবহারকারীকে সিস্টেম রিফিল করার জন্য শুধুমাত্র একটি প্রেশার এবং সিস্টেমকে অ্যালার্ম দেওয়ার জন্য একটিমাত্র মান প্রদান করে। দুর্ভাগ্যবশত, এই শর্তটির জন্য ধরে নিতে হয় যে তাপমাত্রা সর্বোচ্চ মানে রয়েছে, কারণ গণনার সময় পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রা সর্বোচ্চ থেকে সর্বনিম্নতে নেমে আসার বিষয়টিও বিবেচনা করা হয়। এর ফলে সিস্টেমটি উচ্চতর প্রেশারে কাজ করে। কিছু ক্ষেত্রে, ফিক্সড-ফিক্সড কৌশল ব্যবহারের ফলে উচ্চ প্রেশার সামাল দেওয়ার জন্য সিলের নকশা বা সিস্টেমের অন্যান্য উপাদানের MAWP রেটিং-এ পরিবর্তন আনার প্রয়োজন হতে পারে।

অন্যান্য ব্যবহারকারীরা একটি নির্দিষ্ট অ্যালার্ম চাপ এবং পরিবর্তনশীল রিফিল চাপ সহ একটি হাইব্রিড পদ্ধতি প্রয়োগ করবেন। এটি অপারেটিং চাপ কমানোর পাশাপাশি অ্যালার্ম সেটিংসকে সহজ করে তুলতে পারে। সঠিক অ্যালার্ম কৌশলের সিদ্ধান্তটি শুধুমাত্র প্রয়োগের অবস্থা, পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রার পরিসর এবং ব্যবহারকারীর প্রয়োজনীয়তা বিবেচনা করার পরেই নেওয়া উচিত।

পাইপিং প্ল্যান 53B-এর নকশায় কিছু পরিবর্তন আনা হয়েছে যা এই সমস্যাগুলোর কিছু সমাধান করতে সাহায্য করতে পারে। সৌর বিকিরণ থেকে সৃষ্ট তাপ নকশার হিসাবের জন্য অ্যাকুমুলেটরের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা ব্যাপকভাবে বাড়িয়ে দিতে পারে। অ্যাকুমুলেটরটিকে ছায়ায় রাখলে অথবা এর জন্য একটি সান শিল্ড তৈরি করলে সৌর তাপ দূর করা যায় এবং হিসাবে সর্বোচ্চ তাপমাত্রা কমানো সম্ভব।

উপরের বর্ণনাগুলিতে, 'পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রা' শব্দটি ব্লাডারের ভেতরের গ্যাসের তাপমাত্রা বোঝাতে ব্যবহৃত হয়েছে। স্থির বা ধীরে ধীরে পরিবর্তনশীল পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রার ক্ষেত্রে, এটি একটি যুক্তিসঙ্গত অনুমান। যদি দিন ও রাতের মধ্যে পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রায় বড় ধরনের তারতম্য থাকে, তবে অ্যাকুমুলেটরকে অন্তরক করলে তা ব্লাডারের কার্যকর তাপমাত্রার ওঠানামাকে নিয়ন্ত্রণ করতে পারে, যার ফলে আরও স্থিতিশীল কার্যকারী তাপমাত্রা পাওয়া যায়।

এই পদ্ধতিটি অ্যাকুমুলেটরে হিট ট্রেসিং এবং ইনসুলেশন ব্যবহারের ক্ষেত্রেও প্রয়োগ করা যেতে পারে। যখন এটি সঠিকভাবে প্রয়োগ করা হয়, তখন পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রার দৈনিক বা ঋতুগত পরিবর্তন নির্বিশেষে অ্যাকুমুলেটরটি একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় কাজ করবে। যেসব এলাকায় তাপমাত্রার ব্যাপক তারতম্য ঘটে, সেখানে বিবেচনার জন্য এটি সম্ভবত সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ একক নকশা বিকল্প। এই পদ্ধতিটি মাঠ পর্যায়ে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে এবং এর ফলে প্ল্যান ৫৩বি এমন সব স্থানে ব্যবহার করা সম্ভব হয়েছে, যা হিট ট্রেসিংয়ের মাধ্যমে সম্ভব হতো না।

যেসব ব্যবহারকারী পাইপিং প্ল্যান 53B ব্যবহার করার কথা ভাবছেন, তাদের জানা উচিত যে এই পাইপিং প্ল্যানটি কেবল একটি অ্যাকুমুলেটরসহ পাইপিং প্ল্যান 53A নয়। প্ল্যান 53B-এর সিস্টেম ডিজাইন, কমিশনিং, অপারেশন এবং রক্ষণাবেক্ষণের প্রায় প্রতিটি দিকই এই পাইপিং প্ল্যানটির জন্য স্বতন্ত্র। ব্যবহারকারীরা যেসব সমস্যার সম্মুখীন হন, তার বেশিরভাগই সিস্টেমটি সম্পর্কে জ্ঞানের অভাব থেকে আসে। সিল প্রস্তুতকারক সংস্থাগুলো (Seal OEMs) একটি নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আরও বিস্তারিত বিশ্লেষণ প্রস্তুত করতে পারে এবং ব্যবহারকারীকে এই সিস্টেমটি সঠিকভাবে নির্দিষ্ট করতে ও পরিচালনা করতে সাহায্য করার জন্য প্রয়োজনীয় প্রেক্ষাপট সরবরাহ করতে পারে।