منظمات خفض ضغط الغاز

ما هو منظم خفض ضغط الغاز؟

في منظومات نقل الغاز وتوزيعه يمر الغاز بمرحلة أو أكثر من مراحل خفض الضغط قبل أن يصل إلى نقطة الاستخدام. ويستشعر منظم خفض الضغط ضغط الخروج ويعدّل فتحته ذاتيًا بحيث يبقى ضغط الخروج عند القيمة المضبوطة حتى مع تغير التدفق. ولا يحتاج المنظم إلى منظومة تحكم خارجية أو مصدر طاقة، بل يستمد الطاقة اللازمة من ضغط العملية نفسه.

في المنظمات التي تعمل بدليل يوجّه منظم دليلي صغير عنصر التحكم في المنظم الرئيسي. ومقارنةً بالمنظمات ذات التأثير المباشر، يوفر هذا الترتيب تحكمًا أدق في الضغط وسعة أعلى. وتستخدم المنظمات المعروضة هنا مكبسًا واحدًا بدلًا من الغشاء التقليدي؛ إذ إن غياب الغشاء الهش عن مسار التدفق الرئيسي يرفع الموثوقية ويخفض تكاليف الصيانة.

ويُقدَّم نهجان للجسم: تصميم بخرطوشة تُركَّب في جسم ذي شفاه بدخول علوي وتمكن صيانتها على الخط، وتصميم Wafer خفيف ومدمج يُركَّب بين شفتين. وفي كلتا السلسلتين يجب التذكير بأن المنظم لا يُستخدم جهازَ أمان، وأن وظيفة الأمان يجب أن تؤمنها معدات منفصلة. ويسهم فهم هذه الحدود منذ مرحلة التصميم في بناء محطة يسهل تشغيلها وصيانتها بأمان.

كيف يعمل المنظم المكبسي الذي يعمل بدليل؟

يضبط المنظم التدفق بتغيير موضع المكبس وفق التوازن بين ضغط التحكم الذي يحدده الدليل وضغط الخروج.

1.    القيمة المضبوطة: يُضبط المنظم الدليلي على ضغط الخروج المطلوب، ويتوقف نطاق ضغط الخروج على الدليل المختار.

2.    استشعار ضغط الخروج: يستشعر الدليل ضغط الخروج باستمرار، ويغيّر تبعًا لذلك الضغط المرسل إلى حجم التحكم في المنظم الرئيسي.

3.    حركة المكبس: يُفتح المكبس، وهو الجزء المتحرك الوحيد، أو يُغلق وفق التوازن بين ضغط التحكم وضغط العملية، فيتكيف التدفق مع الطلب.

4.    الإغلاق (Lock-up): عندما ينخفض الطلب إلى الصفر يُغلق المنظم ويستقر ضغط الخروج ضمن حد معرّف، وتكون فئة إحكام الإغلاق Class VI.

مكبس بدلًا من الغشاء

في المنظمات الغشائية قد يتعرض الغشاء المرن للإجهاد بمرور الوقت وقد يتأثر بالملوثات الموجودة في مسار التدفق الرئيسي. أما في التصميم ذي المكبس الواحد فيوجد جزء متحرك واحد في الجسم، دون ساق ودون غشاء هش في مسار التدفق الرئيسي. ويقلل هذا النهج نقاط العطل والحاجة إلى الصيانة.

خرطوشة بجسم ذي شفاه وجسم Wafer

في السلسلة ذات الشفاه يكون المنظم خرطوشة تُركَّب في جسم بدخول علوي، ويمكن نزع الخرطوشة وصيانتها دون إخراج الجسم من الخط. وفي سلسلة Wafer يُركَّب جسم التدفق المحوري بين شفتين؛ ويخفض بناؤه المدمج الوزن بدرجة كبيرة ويقلل الحاجة إلى معدات الرفع الثقيلة أثناء التركيب والصيانة، كما أن طول المسافة بين الوجهين المتوافق مع صمامات Wafer القائمة يجعله ملائمًا لمشاريع التحديث.

الميزات الرئيسية

·         جزء متحرك واحد: تصميم يعمل بالمكبس بجزء متحرك واحد ودون ساق.

·         مسار تدفق رئيسي دون غشاء: لا يوجد غشاء هش في مسار التدفق الرئيسي، مما يعزز الموثوقية.

·         الصيانة على الخط: في السلسلة ذات الشفاه تُصان الخرطوشة ذات الدخول العلوي دون فك الجسم من الخط.

·         جسم Wafer مدمج: يُركَّب جسم Wafer بين شفاه بتصنيف PN10–PN100 أو ANSI 150–600، مما يقلل الوزن ومساحة التركيب.

·         أجزاء داخلية من الفولاذ المقاوم للصدأ: جسم وأجزاء داخلية من 316L في سلسلة Wafer، متحقق من توافقها مع الهيدروجين.

·         استجابة سريعة: تحكم دقيق في الضغط مع استجابة ديناميكية سريعة.

·         فاصل صيانة طويل: فاصل الصيانة الموصى به لسلسلة Wafer هو 10 سنوات.

·         مرونة في مواد موانع التسرب: خيارات موانع تسرب FKM وEPDM وNBR وPTFE، ومواد بديلة عند الطلب.

المواصفات الفنية

يلخص الجدول القيم الرئيسية لسلسلتي منظمات الغاز: الخرطوشة ذات الشفاه وWafer.

تتوقف فئة الدقة على ضغط الضبط واختيار الدليل. ولا يجوز استخدام المنظمات أجهزةَ أمان.

المزايا الرئيسية

·         تكلفة صيانة منخفضة: يقلل الجزء المتحرك الوحيد والتصميم الخالي من الغشاء نقاط العطل والحاجة إلى الصيانة.

·         صيانة سريعة وسهلة: يتيح تصميم الخرطوشة الصيانة على الخط، ويتميز تصميم Wafer بالخفة والصغر.

·         تحكم دقيق في الضغط: يوفر التشغيل بالدليل تحكمًا دقيقًا وسريع الاستجابة في الضغط.

·         إحكام تام: إحكام Class VI وأداء إغلاق بفئة SG 5.

·         أجزاء داخلية جاهزة للهيدروجين: أجزاء داخلية من الفولاذ المقاوم للصدأ متحقق من توافقها مع الهيدروجين في سلسلة Wafer.

مجالات الاستخدام

صُممت منظمات خفض ضغط الغاز للاستخدام مع الغازات النظيفة والجافة.

نقل الغاز الطبيعي وتوزيعه

محطات خفض الضغط والتنظيم على خطوط النقل والتوزيع.

الهيدروجين

خطوط الهيدروجين باستخدام منظمات Wafer ذات الأجزاء الداخلية من 316L المتحقق من توافقها مع الهيدروجين.

غازات العمليات والهواء

التحكم في ضغط الهواء وغازات العمليات النظيفة والجافة الأخرى، في المشاريع الجديدة ومشاريع التحديث.

معايير اختيار المنظم

ينبغي أن يستند اختيار المنظم إلى مراحل الضغط في المحطة وملف التدفق فيها.

الضغط والسعة

·         ضغط الدخول الأدنى والأقصى

·         ضغط الخروج المطلوب واختيار الدليل

·         التدفق الأدنى والأقصى، وقيمة Cv / Cg المطلوبة

·         فئة الدقة وفئة الإغلاق المطلوبتان

الجسم والتوصيل

·         خرطوشة بجسم ذي شفاه أو جسم Wafer

·         معيار الشفاه وفئة الضغط

·         الحاجة إلى الصيانة على الخط

·         حدود مساحة التركيب والوزن

الوسط والمواد

·         نظافة الغاز وجفافه

·         الهيدروجين أو تركيبة غاز خاصة

·         مادة مانع التسرب الملائمة لنطاق درجة الحرارة

·         تصميم منفصل لمعدات الإغلاق الأمني والتنفيس

المعايير وفئات الأداء

يُعرَّف أداء منظمات الغاز بالمعايير والفئات التالية:

المنظمات ليست أجهزة أمان؛ ويجب توفير الحماية من الضغط الزائد بمعدات أمان منفصلة.

دعم TLY Enerji لمحطات الغاز

لا تتوقف موثوقية محطة خفض الضغط على المنظم وحده، بل على طريقة إعداد مراحل الضغط ومعدات الأمان وسيناريوهات الصيانة. ولذلك تقيّم TLY Enerji اختيار منظم الغاز على مستوى المحطة بأكملها.

يُحدَّد مقاس المنظم والدليل ونوع الجسم انطلاقًا من ضغطي الدخول والخروج وملف التدفق وتركيبة الغاز، ويُعد تقرير مستقل عن توافق المواد في الخطوط الممزوجة بالهيدروجين أو خطوط الهيدروجين النقي. وفي مشاريع التحديث يُقيَّم استخدام منظم مدمج بدلًا من صمامات Wafer القائمة. ويُخطط لعرض السعر والوثائق ودعم التشغيل الأولي وفق نطاق المشروع. وفي المحطات متعددة الخطوط تُنسَّق القيم المضبوطة لمنظمات الخطوط العاملة والاحتياطية مع القيم المضبوطة لصمامات الإغلاق الأمني وصمامات التنفيس، بحيث يكون سلوك المحطة متوقعًا عند الأحمال المختلفة.

·         تحليل مراحل الضغط في المحطة

·         تحديد مقاس المنظم والدليل

·         اختيار نوع الجسم والمواد

·         تقييم مشاريع التحديث

·         عرض السعر وتنسيق التشغيل الأولي

الأسئلة الشائعة

كيف يعمل منظم خفض ضغط الغاز؟

يستشعر المنظم ضغط الخروج باستمرار ويغيّر موضع عنصر التحكم فيه تبعًا لذلك. وفي التصميم الذي يعمل بدليل يضبط منظم دليلي صغير ضغط التحكم في المنظم الرئيسي وفق القيمة المضبوطة، ويُفتح المكبس في المنظم الرئيسي أو يُغلق وفق توازن الضغط هذا. وبذلك يبقى ضغط الخروج عند القيمة المضبوطة حتى مع تغير التدفق.

ما ميزة المنظم المكبسي مقارنةً بالمنظم الغشائي؟

في التصميم المكبسي لا يوجد غشاء مرن في مسار التدفق الرئيسي، ولا يوجد في الجسم سوى جزء متحرك واحد دون ساق. ويزيل ذلك أسباب الأعطال مثل إجهاد الغشاء، ويرفع الموثوقية ويخفض تكاليف الصيانة. كما يلغي خطر إتلاف الملوثات الموجودة في التدفق الرئيسي لسطح حساس من اللدائن المرنة.

ماذا تعني فئة الإغلاق SG وفئة الدقة AC؟

تحدد فئة الإغلاق (SG) المقدار الذي يُسمح لضغط الخروج بأن يرتفع به فوق القيمة المضبوطة أثناء إغلاق المنظم عندما ينخفض الطلب إلى الصفر؛ وتحد الفئة SG 5 هذا الارتفاع بنسبة 5% من القيمة المضبوطة. أما فئة الدقة (AC) فتشير إلى الانحراف المسموح لضغط الخروج عن القيمة المضبوطة أثناء التشغيل، وتتوقف على ضغط الضبط واختيار الدليل.

هل يمكن استخدام منظم الغاز جهازَ أمان؟

لا. صُممت هذه المنظمات للتحكم في الضغط ولا يجوز استخدامها أجهزةَ أمان. ويجب توفير الحماية من الضغط الزائد في تصميم المحطة بمعدات منفصلة مثل صمامات الإغلاق الأمني وصمامات التنفيس. وتُحدَّد القيم المضبوطة لهذه المعدات مع مراعاة سلوك الإغلاق للمنظم.

هل يمكن استخدام هذه المنظمات في خطوط الهيدروجين؟

جرى التحقق من توافق الجسم والأجزاء الداخلية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L في سلسلة Wafer مع الهيدروجين، ويمكن استخدام السلسلة للهيدروجين إلى جانب الغاز الطبيعي والهواء وغيرها من الغازات النظيفة والجافة. ومع ذلك يجب تقييم مادة مانع التسرب ونطاق درجة الحرارة وتصميم الأمان في المحطة لكل مشروع في تطبيقات الهيدروجين.

ما ميزة تصميم الخرطوشة من حيث الصيانة؟

في السلسلة ذات الشفاه يكون المنظم خرطوشة تُركَّب في جسم بدخول علوي. وأثناء الصيانة يبقى الجسم في الخط، وتُنزع الخرطوشة من الأعلى لتُصان أو تُستبدل بأخرى جديدة. ويختصر ذلك زمن الصيانة ويتجنب المساس بوصلات الأنابيب.