Basınç Yükseltme Bobini ve Ekonomizer: Tank Basıncı Nasıl Kontrol Edilir

Basınç yükseltme bobini, kriyojenik tankın altından sıvı çeken, bu sıvıyı ortam havasıyla buharlaştıran ve gazı tank basıncını yükseltmek üzere buhar bölgesine geri veren bir ısı değiştiricidir. Ekonomizer ters yönde çalışır; basınç yükseldiğinde üstten buhar çekerek buharlaşma kaybının atmosfere verilmek yerine ürün olarak kullanılmasını sağlar.

Bu iki devre birlikte, kriyojenik tankı sıvı israf etmeden ve emniyet ventilini açtırmadan kararlı bir çalışma basıncında tutar. Isı kaçağı sürekli tersine çalışırken bir tankın haftalarca sabit basınçta gaz verebilmesinin nedeni bunlardır.

Bu yazı her devrenin nasıl çalıştığını, ayar noktalarının birbiriyle ve emniyet ventiliyle ilişkisini ve devrelerden biri arızalandığında operatörün ne gördüğünü açıklıyor. Müşteri istasyonlarındaki basınç şikâyetlerinin çoğu bu iki elemandan birine dayanır.

Kriyojenik tankın basınç yükseltme devresine neden ihtiyacı vardır?

Kriyojenik sıvı, tank basıncındaki kaynama noktasına yakın bir sıcaklıkta durur. Ürünü kaptan dışarı almak için onu iten bir şey gerekir. Kriyojenik depolama tanklarında müşteri istasyonunda genellikle pompa bulunmaz, dolayısıyla itme kuvvetini sıvının üzerindeki buharın basıncı sağlar.

Bu basıncın alt taraftaki talepten yüksek olması gerekir:

• Gaz hizmetinde tank basıncı sıvıyı buharlaştırıcıdan ve gazı istenen dağıtım basıncında kullanım noktasına iter
• Sıvı hizmetinde tank basıncı sıvıyı transfer hattına, dolum hortumuna veya müşteri kabına iter
• Her iki durumda da ürün çekildikçe basınç düşer, çünkü buhar bölgesinin hacmi büyürken buhar kütlesi dışarı alınmaktadır

Isı kaçağı tek başına bir miktar basınç artışı üretir, ancak aktif çekişe yetişecek hızda değildir. Talep dönemlerinde kendi haline bırakılan bir tank, teslimat duruncaya kadar basınç kaybeder. Basınç yükseltme devresi, bu basıncı talep üzerine ve otomatik olarak yerine koymak için vardır.

Tank beklerken tersi sorun ortaya çıkar. Isı kaçağı sürer, buharlaşma sürer ve çekiş olmadığı için basınç tırmanır. Yönetilmezse emniyet ventili sonunda açılır ve ürün atmosfere kaybedilir. Ekonomizerin çözdüğü sorun budur.

Basınç yükseltme bobini nasıl çalışır?

Çoğunlukla PB olarak kısaltılan basınç yükseltme devresi, iç kabın altından yine aynı kabın üstüne giden kapalı bir çevrimdir.

Sıralama şöyledir:

• Sıvı, iç kabın altından basınç yükseltme hattı üzerinden ve bir manuel izolasyon vanasından geçerek çıkar
• Basınç yükseltme regülatörü buhar bölgesi basıncını algılar ve bu basınç ayar noktasının altına düştüğünde açar
• Sıvı, tankın yan tarafına veya tabanına monte edilmiş kanatlı borulu bir ortam havası ısı değiştiricisi olan basınç yükseltme bobinine akar
• Ortam havası boruyu ısıtır, sıvı kaynar ve gaz genleşir
• Gaz iç kabın üst kısmındaki buhar bölgesine döner ve tank basıncını yükseltir
• Ayar basıncına ulaşıldığında regülatör kapanır ve devre durur

Çevrimi kendi kendine yürüten bir termosifon etkisi vardır. Bobindeki sıvı tanktaki sıvıdan daha sıcak ve daha az yoğundur, bu yüzden yükselir ve arkasından daha fazla sıvı çeker. Pompa ya da enerji beslemesi gerekmez; düzenlemenin operatörsüz müşteri istasyonlarında standart olmasının nedeni budur.

Operatör açısından önemli sonuç şudur: basınç yükseltme ürün tüketir. Buhar bölgesine dönen her birim gaz, sıvı stokundan çıkmıştır. Sürekli çalışan bir basınç yükseltme devresi, müşterinin tüketim rakamlarını sessizce artırır.

Basınç yükseltme regülatörü

Regülatör, kendinden tahrikli bir basınç kontrol vanasıdır. Ayar noktası tankın çalışma basıncını tanımlar ve en az kullanım noktasında gereken basınç ile buharlaştırıcı ve boru hattındaki kayıpların toplamı kadar olmalıdır. Her zaman emniyet ventili ayarının altındadır; emniyet ventili ayarı da kabın azami müsaade edilebilen çalışma basıncında veya altındadır. Bu ayar noktasının değiştirilmesi operatör müdahalesi değil servis işidir ve alt taraftaki bir kapasite sorununu çözmek için asla emniyet ventili ayarına doğru yükseltilmemelidir.

Kriyojenik tankta ekonomizer ne işe yarar?

Ekonomizer, bazen ekonomizer regülatörü veya gaz kullanım vanası olarak da anılır ve buhar bölgesini çekiş hattına bağlayan bir basınç kontrol vanasıdır. Ayar noktası basınç yükseltme regülatörü ayarının üstünde, emniyet ventili ayarının altındadır.

Mantığı basittir. Tank basıncı ekonomizer ayar noktasının üstüne çıktığında ekonomizer açılır ve ürün sıvı fazından değil buhar bölgesinden çekilir. Buharın alınması tank basıncını düşürür ve aksi halde atmosfere verilecek buhar müşteriye ürün olarak teslim edilir. Basınç ayar noktasının altına döndüğünde ekonomizer kapanır ve tank normal sıvı çekişine geri döner.

Yani ekonomizer aynı anda iki iş yapar:

• Tank basıncının üst ucunu atmosfere vermeden kontrol eder ve emniyet ventilinin rutin bir basınç kontrol elemanı değil, bir emniyet elemanı olarak kalmasını sağlar
• Buharlaşma gazını teslim edilen ürüne dönüştürür, böylece kayıp olacak ısı kaçağı satışın parçası haline gelir

Bu ilk bakışta göründüğünden daha önemlidir. Modern sabit kriyojenik tanklarda statik buharlaşma oranı, boyuta ve izolasyona bağlı olarak kabaca günde yüzde 0,2 ila 0,6 arasındadır. Düzenli kullanılan bir tankta çalışan bir ekonomizer bu buharlaşmayı atmosfere vermek yerine gaz akışına kazandırır. Uzun süre bekleyen bir tankta ise buharı soğuracak bir çekiş olmadığı için basınç yine yükselir ve belirleyici rakam bekleme süresi olur.

Basınç ayarları birbiriyle nasıl ilişkilidir?

Ayar noktalarının sabit bir sıralaması vardır ve bunu anlamak işletme sorunlarının çoğunu açıklar. En düşükten en yükseğe:

• Basınç yükseltme regülatörü: üçünün en düşüğü, tankın normal çalışma basıncını tanımlar
• Ekonomizer regülatörü: basınç yükseltme regülatörünün üstüne ayarlanır, böylece ikisi birbiriyle çatışmaz
• Emniyet ventili: kabın azami müsaade edilebilen çalışma basıncında veya altında, ekonomizer ayarının üstünde ayarlanır
• Patlama diski: emniyet ventili ayarının üstünde, uygulanan kodun izin verdiği sınır içinde

Basınç yükseltme ayarı ile ekonomizer ayarı arasındaki aralık, tankın içinde yaşadığı çalışma bandıdır. Bu aralık çok darsa iki regülatör birbirine karşı salınım yapabilir. Ekonomizer, basınç yükseltme ayarında veya altında ayarlanmışsa sonuç kendi kendini yenen bir döngüdür: basınç yükseltme devresi basıncı yükseltmek için sıvı buharlaştırır, ekonomizer bu basıncı hemen gaz hattına boşaltır ve basınç yükseltme devresi yeniden başlar. Tank çalışıyor görünür, ama bunu yaparken fazladan sıvı tüketir.

Tam değerler kabın basınç sınıfına ve müşteride gereken dağıtım basıncına bağlıdır. Bu değerler kap dokümantasyonunda kayıtlıdır ve her değişiklik belgelenmiş bir servis işlemidir. Kriyojenik tank MAWP ve basınç sınıfı yazımız, kap değerlendirmesinin tüm bu ayarlar için tavanı nasıl belirlediğini açıklıyor.

Basınç yükseltme devresi arızalandığında hangi belirtiler görülür?

Basınç yükseltme arızaları düşük basınç, düşük debi veya hiç ürün veremeyen bir tank olarak kendini gösterir.

Basınç yükselmiyor veya çekiş sırasında düşüyor

• Manuel basınç yükseltme izolasyon vanası kapalıdır. En sık görülen neden budur ve ilk bakılacak yerdir, özellikle bir teslimattan veya bakım ziyaretinden sonra
• Basınç yükseltme regülatörünün ayar noktası mevcut talep için çok düşüktür ya da regülatör kapalı konumda arızalanmıştır
• Basınç yükseltme bobini tamamen buz tutmuştur, dolayısıyla havadan ısı çekemez ve sıvı buharlaşmaz
• Sıvı seviyesi çok düşüktür, bu yüzden basınç yükseltme hattını besleyecek sıvı yüksekliği azdır
• Talep devrenin boyutlandırıldığı değeri aşmaktadır; bu bir arıza değil, boyutlandırma sorunudur

Bobin yoğun karlanmış veya buz tutuyor

Basınç yükseltme bobininde bir miktar karlanma serviste normaldir. Katı bir buz kütlesi normal değildir. Ortam havası ısı değiştiricileri, nemli havadan ısı çekerken oluşan buzu atabilmek için kuruma süresine ihtiyaç duyar. Talep sürekli olduğu ya da regülatör kaçırdığı için hiç ara veremeyen bir bobin, kapasitesi çökene kadar giderek buzlanır. Soğuk ve nemli hava bunu ağırlaştırır; basınç şikâyetlerinin kışın yoğunlaşmasının nedeni budur.

Basınç sürekli yükseliyor ve emniyet ventili açıyor

Bu ters arızadır: açık konumda sıkışmış bir basınç yükseltme regülatörü. Devre durduracak bir şey olmadan sıvı buharlaştırmayı ve buhar bölgesine gaz vermeyi sürdürür, böylece basınç ekonomizer ayarını aşar ve sonunda emniyet ventiline ulaşır. Belirtisi, tank normal çalışma basıncında veya üstündeyken bile karlı kalan bir basınç yükseltme bobinidir.

Sürekli açan bir emniyet ventilinin her zaman basınç yükseltme arızası olmadığını unutmayın. Vakum bozulması ısı kaçağını artırarak aynı belirtiyi üretir ve parça sipariş edilmeden önce ikisinin birbirinden ayrılması gerekir. Kriyojenik tankta basınç neden yükselir ve vakum kaybı yazılarımız bu ayrımı ele alıyor.

Ekonomizer arızalandığında hangi belirtiler görülür?

Ekonomizer arızaları daha sessizdir, çünkü tank ürün vermeye devam eder. Kendilerini ürün kaybı ve kararsız basınç olarak gösterirler.

Ekonomizer kapalı sıkışmış veya çok yükseğe ayarlanmış

• Tank hâlâ bol miktarda ürün taşırken emniyet ventilinden veya vent vanasından atmosfere veriyordur
• Gaz çekilirken bile tank basıncı düzenli olarak aralığın üst ucunda durur
• Tüketim rakamları müşterinin gerçek kullanımından yüksek görünür, çünkü atmosfere verilen ürün de teslim edilmiş ve bedeli ödenmiş üründür
• Operatör tankı elle boşaltma alışkanlığı edinir; bu da olmaması gereken bir kaybı normalleştirir

Ekonomizer açık sıkışmış veya çok düşüğe ayarlanmış

• Tank basıncı tutmaz, çünkü buhar sürekli olarak çekiş hattına boşalmaktadır
• Basınç yükseltme devresi telafi etmek için neredeyse sürekli çalışır, bu yüzden bobin karlı kalır ve sıvı tüketimi artar
• Kullanım noktasına giden gaz daha soğuk veya değişken sıcaklıkta olabilir, çünkü tam buharlaştırıcı yolundan değil buhar bölgesinden gelmektedir
• Sıvı çekişli hizmette tank basıncı çöktükçe transfer yavaşlar veya durur

İki devreyi birbirinden ayıran işaret, basınç yükseltme bobininin ne yaptığıdır. Karlı bir bobin ile birlikte tutmayan bir basınç, ekonomizeri ya da aşırı büyük bir çekişi işaret eder. Temiz, karlanmamış bir bobin ile birlikte yükselmeyen bir basınç ise basınç yükseltme devresinin kendisini işaret eder.

Operatör servis çağırmadan önce neleri kontrol etmeli?

Kısa ve yapılandırılmış bir kontrol, bir servis çıkışını gereksiz kılar ve servis mühendisine işe yarar veri sağlar. Aşağıdakilerin hiçbiri basınç taşıyan parçaların açılmasını gerektirmez.

• Tank basınç göstergesini ve sıvı seviyesini okuyup kaydedin, saati ve ortam sıcaklığını not edin
• Manuel basınç yükseltme vanasının normal çalışma konumunda olduğunu doğrulayın
• Basınç yükseltme bobinine bakın: temiz mi, hafif karlı mı, yoksa katı buz mu
• Kullanım noktasını besleyen buharlaştırıcıya da aynı işaretler için bakın, çünkü buz tutmuş bir proses buharlaştırıcısı çoğunlukla tanka yüklenen düşük dağıtım basıncı üretir
• Talebin değişip değişmediğini kontrol edin, örneğin sahada yeni bir üretim hattı veya vardiya düzeni değişikliği
• Mevcut basıncı kap dosyasındaki belgelenmiş basınç yükseltme ve ekonomizer ayar noktalarıyla karşılaştırın
• Duyulabilir bir boşalma veya vent çıkışında bir buz bulutu olup olmadığını kontrol edin
• Sorunun soğuk veya nemli havayla ilişkili olup olmadığını not edin; bu, regülatörden çok ısı değiştirici kapasitesini işaret eder

İki kural istisnasız geçerlidir. Emniyet ventiline veya patlama diskine hiçbir koşulda müdahale etmeyin, ayarını değiştirmeyin ve boşalmasını durdurmak için bir emniyet elemanını izole etmeyin. Regülatör ayar noktaları yalnızca yetkin personel tarafından, kap için belgelenmiş değerlere göre değiştirilir. Bir bobin katı biçimde buz tutmuşsa ısı uygulamak veya vurmak yerine doğal olarak çözülmesini bekleyin, çünkü kriyojenik bir ısı değiştiricide ısıl şok ve mekanik hasar oluşturmak pahalı bir arızadır.

Basınç yükseltme devresi ya da buharlaştırıcı arızalı değil de küçük kalıyorsa çözüm ayar değişikliği değil kapasite değişikliğidir. Ortam havalı buharlaştırıcı boyutlandırma rehberimiz, defrost için görev çevrimi payı dahil olmak üzere sahanın gerçekte neye ihtiyacı olduğunun nasıl hesaplanacağını anlatıyor.

Bu durum tank seçimini ve teslimat planlamasını nasıl etkiler?

Basınç kontrol ekipmanı bir aksesuar değil, şartnamenin parçasıdır. Bir müşteri istasyonu için tank belirlerken basınç yükseltme devresi ve ekonomizer göreve uymak zorundadır.

• Tepe gaz talebi ve gereken dağıtım basıncı, basınç yükseltme kapasitesini ve regülatör ayar noktasını belirler
• Kabın basınç sınıfı, çalışma basıncının emniyet ventili ayarının rahatça altında kalacağı kadar yüksek olmalıdır
• Sürekli görevli sahalarda bobinin defrost süresi bulabileceği kadar ısı değiştirici kapasitesi ya da ikili bir düzenleme gerekir
• Kesintili ve düşük kullanımlı sahalar ekonomizere daha bağımlıdır, çünkü uzun bekleme dönemleri çekişler arasında buharlaşmanın birikmesi anlamına gelir
• Küçük tüketicilere hizmet veren MicroBulk kurulumları özellikle duyarlıdır, çünkü düşük devirli bir tank zamanının çoğunu beklemekle geçirir

Aynı nominal tank hacminin iki sahada çok farklı davranmasının nedeni de budur. Boyutlandırma tank kataloğundan değil tüketim profilinden başlamalıdır. Müşteri istasyonu tank boyutlandırma yazımız yöntemi anlatıyor.

KAF Cryogenics; kriyojenik depolama tankları, MicroBulk kaplar ve ortam havalı buharlaştırıcılar tedarik eder. Bunlar hem şartnameye göre üretilen yeni üniteler hem de muayeneden, tahribatsız muayeneden ve vakum ile basınç testinden geçmiş, belge dosyası ve yazılı garanti ile satılan sertifikalı ikinci el ekipman olarak sunulur. Sertifikalı ikinci el üniteler stoktan haftalar içinde teslim edilebilir; yeni üretim ise aylar süren bir imalat gerektirir.

Sıkça Sorulan Sorular

İlgili yazılar

• kriyojenik tank MAWP ve basınç sınıfı
• kriyojenik tankta basınç neden yükselir
• vakum kaybı
• emniyet ventilleri ve emniyet elemanları
• müşteri istasyonu tank boyutlandırma
• kriyojenik depolama tankları