Stempelkompressor

Stempelkompressorer

En stempelkompressor består i hovedsak av et stempel festet til en stempelstang og et svinghjul drevet av en elektromotor.

En kompressor, slik navnet tilsier, komprimerer en gass eller væske. Dette gjøres for å øke energi, slik at denne energien kan brukes et annet sted. Denne prosessen skaper mye varme, som gjør at kompressoren, enten den er for væske eller gass, må avkjøles. Dette gjøres som regel mellom trinn ved flertrinnskompresjon, og/eller ved hjelp av kjølekammer.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pneumatic_cylinder_(animation).gif#mediaviewer/File:Pneumatic_cylinder_(animation).gif 

«Pneumatic cylinder (animation)» av Kamarton - Eget verk. Lisensiert under GFDL via Wikimedia Commons -

Virkemåte (i sylinderet)

Denne linken viser hvordan stempelstanga beveger stempelet i en dobbeltvirkende stempelkompressor.

Over ser du et bilde av prinsippet til en dobbeltvirkende stempelkompressor. Når stempelet beveger seg til av sidene, ved hjelp av stempelstanga, vil det ene sylinderrommet bli mindre. I det forminskede rommet vil gassen komprimeres og trykket vil øke. Når trykket har økt til over hva sylinderen er beregnet for, vil trykkventilen åpne seg og den komprimerte luften vil strømme ut i et rør.

            På den andre siden, i det andre sylinderrommet, vil rommet bli større. Det vil her skapes et undertrykk grunnet at volumet øker mens massen forblir den samme. På dette tidspunktet hvor undertrykket blir for stort vil sugeventilen åpne seg, og ny frisk luft vil strømme inn. Disse to hendelsene skaper mye varme, og derfor er vi nødt til å ha kjølekammer rundt sylinderrommet.

Hovedoppgaven til et kjølekammer, som navnet tilsier, er å kjøle noe ned. I dette tilfellet er det sylinderrommet. Sylinderrommet blir varmt av den simple grunnen at det skapes varme via energien som dannes under komprimeringen. Det finnes mange forskjellige væsker og tilsetningsstoffer én kan ha inne i et kjølekammer. Glykol er et typisk frysepunktnedsettende stoff, og det brukes som regel som et komponent eller som en tilsetning i andre kjølevæsker. Grunnen til at høy varme i sylinderrommet er uønsket, er at varmen vil få sylinderrommet til å ekspandere, og stemplet som brukes for komprimeringen vil ikke ha full effekt. Ekspanderer sylinderrommet for mye vil det ikke skje en komprimering, da lufta vil «gli» over/under stempelet i stedet for å bli presset sammen.

Virkemåte (Resterende deler av stempelkompressoren) 

Over ser du et snittbilde av en dobbeltvirkende stempelkompressor. Som du kanskje ser, så har vi selve sylinderen, som jeg forklarte tidligere er hvor komprimeringen skjer, på venstre side. Men for at arbeidet i sylinderen skal gå som det skal, er svinghjulet, samt komponentene som får svinghjulet til å gå, ytterst nødvendig.

            Svinghjulet drives av en elektromotor som får det til å gå rundt. På tegningen over kan du se at svinghjulet går mot venstre. I dette tilfellet vil selve stempelet først bli «dyttet» mot venstre av stempelstanga den er festet til, som igjen er festet til svinghjulet. For at svinghjulet ikke skal slites ut og for å hindre friksjoner.

            Smøringa skjer ved hjelp av et oljekar. Dette er olje som smører svinghjulet, og vi kan si at det er en konstant smøring, da svinghjulet konstant dyppes ned i badet.

Flertrinnskompresjon

for å oppnå et høyere trykk enn det et enkelt stempel kan gi (som regel 4 bar), bruker vi kompresjon over flere trinn. Disse trinnene koples sammen inn etter hverandre, og for hvert trinn blir volumet til sylinderen mindre og mindre med et stigende trykktrinn. Mellom hvert trinn strømmer gassen gjennom kjølere, der den blir kjølt ned til utgangstampereturen.

            Det gjennomsnittlige kompresjonsforholdet mellom trinnene p2/p1 = 4, dette vil si at trykket øker fra trinn til trinn med faktoren 4.

eks.

1. trinn: frigass     1 bar =>     4 bar

2. trinn                  4 bar =>   16 bar

3. trinn                16 bar =>   64 bar

4. trinn                64 bar => 256 bar

Sentrifugalpumper

Ordforklaringer

Skovler/Impeller: Rotor brukt for å øke eller minske trykk og strømning til en væske.

Elektromotor: En elektrisk drevet motor.

Pumpehus: «Veggene» rundt impellerne.

Aksling: Er senterstangen i et roterende hjul, skive, tannhjul eller ledd (kan også være en roterende stang), som mellomledd fra et objekt til et annet.

Pakkboks: For tetning mellom pumpehus og omgivelser.

Overtrykk: trykkhøyden, gjør at væsken «dyttes» ut.

Undertrykk: Sugehøyden, gjør at væsken suges inn.

Suspensjoner: Dispersjon (blanding) av et fast, findelt stoff (partikkelstørrelse > 1 μm) i en væske. Partiklene i en suspensjon vil langsomt synke til bunns, sedimentere, hvis de har større tetthet enn væsken.

Sentrifugalpumper har et spiralformet pumpehus der et løpehjul med impeller roterer med høy hastighet, drevet av en elektromotor.

Første bilde: Sentrifugalpumpe

Andre bilde: Snitt-tegning sett fra løpehjulsinnløpet og sett fra siden

                                                                                                                                                                            

Virkemåte:

Væsken kommer inn gjennom sugestussen og blir akselerert ved hjelp av løpehjulet. Sentrifugalkraften gjør at væsken strømmer radialt utover fra akselen og inn i det spiralformede samlerøret, og deretter til trykkstussen.

            Tverrsnittet økes i spiralsamlerøret, noe som fører til at hastigheten reduseres. På denne måten blir en stor del av bevegelsesenergien omgjort til statisk trykkenergi.

            Væsken blir sugd inn når den kommer via sugestussen, noe som gir den høy hastighet i pumpas løpehjul. På denne måten blir en del av den statiske trykkenergien omdannet til bevegelsesenergi. Det er derfor et lavt statisk trykk i innløpet til løpehjulet. Grunnet at det lave statiske trykket blir overført til sugestussen, har sugestussen et undertrykk.

Når væsken forlater pumpa via trykkstussen har den et overtrykk, grunnet omgjøringen fra statisk trykkenergi til bevegelsesenergi som nevnt over.

Bruksområder

Sentrifugalpumpa er den pumpa som brukes mest i kjemiske anlegg, i petrokjemiske anlegg og raffinerier, i næringsmiddelindustrien, i avløpsanlegg og i renseanlegg for avgasser.

            Grunnet at det ikke finnes trange steder i pumpa, slik som ventilene i stempelpumper, kan det transporteres seige væsker og medier som inneholder faste stoffer, som suspensjoner og tynnslam.

Fordeler og Ulemper

Fordelene med en sentrifugalpumpe er i hovedsak at den kan kobles til en høytrykkspumpe (som forbedrer arbeidskraften), at den er enkel og konstruere, med relativt få steder utsatt for slitasje (noe som minker kostnader) og at den kan ta store mengder væske ved lave og middels store løftehøyder (som tilsier at vi kan øke virksomheten av pumpa).

            Ulempen med sentrifugalpumpa er at den ikke kan ta store væskemengder ved store løftehøyder.

Kilder:

- Ignatowitz, prosesskjemi anlegg og utstyr

- snl.no

MRU (Sluttrenseanlegget for gass)

Bakgrunnsinformasjon:

I 2001 sto MRU oppe for drift. Grunnet nye kvoter fra miljødirektoratet i 1999, måtte det bygges et renseanlegg, for rensing av ovnsgassen. Gassen som kommer fra ovnene inneholder kvikksølv (Hg), som kommer fra råvarene som blir brukt i prosessen. De nye kvotene førte til at det ikke lengre var lov til å kjøre ovnene uten et renseanlegg. Det var påvist at slike store mengder med kvikksølv, forurenset miljøet rundt.

For å rense ut kvikksølvet fra gassen, måtte det bygget et kvikksølvanlegg, noe som aldri før var blitt gjort, og det var Patric Muller, som påtok seg denne oppgaven. Resultatet var vellykket og til den dag i dag finnes det kun to slike anlegg i verden, her på ENP (Eramet Nyrway Porsgrunn) og på ENS (Eramet Norway Sauda).

Gassen som renses her på ENP er et biprodukt og selges til YARA, dette tjener vi gode penger på. Det er ikke alltid mulighet for å selge all gassen vi produserer til YARA. Det hender N2 ikke alltid kan ta imot, eller at vi ikke produserer nok til å sende bort (f.eks. ved stans). Da fakles det som regel enten over tak til ovn 11, eller i fakkel over MRU.

Oppbygging:

Før gassen kommer til MRU blir den renset i et gassrenseanlegg, der de fleste partiklene blir fjernet, men ikke alle. De gjenværende partiklene er for små til å bli renset ut i dette anlegget.

Det første leddet i MRU er elektrostatfilteret, som forkortes til ESP. Gassen som kommer til dette leddet har vært gjennom renseanlegget, og store deler av partiklene i gassen er allerede renset ut.

            Veggene i ESP er positivt ladde, noe som fører til at de negativt ladde partiklene i gassen vil trekke mot veggene. I midten av ESP henger det negativt ladde elektroder, som vil støte partiklene vekk, og de får et ekstra «dytt» mot veggene. Ca. hvert 10’ende sekund er det en kortslutning av strøm, som fører til at partiklene som festet seg til veggene i denne perioden faller til bunn av ESP. Når partiklene faller til bunn blir de skylt ut med vann og pumpet til en tank der vannet vil bli renset i renseanlegget på ovn 10.

            Noen av partiklene vil også feste seg til elektrodene grunnet tjæra i gassen. Tjæra kommer fra elektrodene i smelteovnen. Tjæra i elektrodene i «flyktig», og derfor vil den «flykte» sammen med gassen ut av ovnen. For å få ned disse partiklene, spyles ESP med en ammoniakkblanding én gang i døgnet. Denne blandingen består av ca. 70 % vann og 30 % ammoniakk. Denne blandingen blir blandet av operatør ved ovn 10.

            Gassen som er i ESP har et høyt oksygennivå. For å hindre eksplosjonsfare spyler vi også ESP med Nitrogen en gang i døgnet for å kvele oksygenet.  

            Når gassen kommer ut av ESP har temperaturen sunket en god del, og gassen er nesten så «kald» at den vil kondensere. Hvis gassen starter å kondensere, eller allerede har kondensert når den kommer til adsorberen, vil den reagere med svovelet på kullet. Da vil det oppstå en kjemisk reaksjon, og det vil bli produsert H₂SO₄ (svovelsyre). Svovelsyra vil etse på utstyret (da må både kullet + beholderen byttes), samt at det ikke lenger vil være svovel på kullet til og tå opp kvikksølvet. For å unngå dette sendes den videre til en heater.

Neste steg i MRU er heateren. Her varmes gassen fra ESP opp med 25 grader. Grunnen til at gassen varmes opp er for å hindre kondensering i det neste steget, adsorberen.

            Heateren er en elektrisk gassvarmer. Denne består av mange strømledere av metall på tykkelse med en finger? Disse går diagonalt opp og ned. /\/\/\/\/\/\/\/\ 

I obsorberen felles kvikksølvet ut. Dette gjøres ved hjelp av aktivt kull som ligger i tanken. Gassen vil komme inn i bunn og gå oppover. I løpet av denne hendelsen hvor gassen går oppover, vil kvikksølvet feste seg til kullet.

Kullet vil til slutt bli mettet. En indikator på dette kan være at trykket i adsorberen øker.

Ønsket kjemisk reaksjon: Hg + S => HgS (kvikksølvsulfid)

Uønsket kjemisk reaksjon: Hg + S + H₂O => H₂SO₄ (Svovelsyre)

Når gassen kommer ut av obsorberen vil den bli fraktet til Yara ved hjelp av en Sentrifugalvifte. Denne viften vil øke trykket nok til at gassen blir fraktet hele veien, da gassen selv ikke naturlig selv kan «gå» strekningen.



Ex-Kurs, Soneklassifisering

UTSLIPPSTED

For at vi skal få en eksplosjonsfarlig atmosfære må gassen/væsken slippe ut et sted (utslippsted). Disse utslippstedene deles inn tre kategorier avhengig av "hvor ofte og hvor lenge" utslippet finner sted.

KONTINUERLIG UTSLIPPSTED

Utslipp foregår her uavbrutt eller i lengre perioder. 

Kontinuerlig utslipp finner vi inne i tanker, rør, rundt utløpet på sikkerhetshetter, o.l.

PRIMÆRT UTSLIPPSTED

Utslipp kan her forventes en gang i mellom ved normal drift. 

Primært utslippsted finner vi f.eks. ved utlufting av lagertanker, ved pakninger på roterende utstyr, o.l.

SEKUNDERT UTSLIPPSTED

Utslipp forventes ikke å kunne skje under normal drift. Dersom det likevel skjer, vil det være av kort varighet og med lav frekvens. 

Sekundært utslippsted finner vi rundt flenser, koblinger, ventiler, o.l.

SONEINNDELING

Eksplosjonsfarlige områder deles inn i tre typer soner, ettersom hvor vi finner dem og hva årsaken er.

SONE 0

Vi finner sone 0 : 

  - Inne i prosessutstyr som utvikler brennbar gass/damp

  - Inne i lukkede trykkbeholdere, lagertanker eller containere

  - Rundt luft-rør med kontinuerlig utslipp

  - Direkte over væskeoverflate på brennbare væsker

SONE 1

Vi finner sone 1 :

  - Over tak og utenfor vegger av lagertanker

  - over flytende tak i lagertanker

  - I en viss radius rundt ventilasjons-åpninger fra sone 1

  - Rundt tappe- og fylleplasser

  - Rundt fleksible rør og slanger

  - Rundt pakninger for pumper og kompressorer o.l. innendørs

SONE 2

Vi finner sone 2 :

  - Rundt flenser, koblinger, ventiler, o.l.

  - I en viss radius rundt ventilasjons-åpninger fra sone 2.

Rørledninger uten flenser, koblinger, ventiler o.l. er IKKE å regne som utslippsted.

En meget sentral del i soneinndelingen er ventilasjonen. Har vi god ventilasjon, vil gassen/dampen fortynnes, eller føres vekk hurtig. Dersom ventilasjonen er dårlig, kan vi få en ansamling av gass/damp, slik at vi må soneklassifisere området strengere enn normalt.

IEC-60079-10 anbefaler at en bruker konstruksjonprinsipper slik at anlegg og installasjoner i hovedsak bare vil være sone 2, eller ikke-eksplosjonsfarlig områder.

SONEKART

Når et område er soneklassifisert, utvikles det sonekart over anlegget som internkontrollsystemet for anlegget skal godkjenne. Nedenfor har jeg tegnet et eksempel på et sonekart. De forskjellige strekene (de blå, diagonale og på kryss) viser til hvilke sone det er.

Dette er et sonekart over en gammel bensinstasjon.
Grunnen til at bilde er sidelengs er p.g.a. at jeg ikke finner ut hvordan jeg skal snu det... det er altså ikke meningen..

Ex-Kurs, Inndeling av Eksplosjonsfarlige områder

Inndeling av eksplosjonsfarlige områder

Områder hvor det er fare for eksplosjoner, deles gjerne inn i fire områder, avhengig av hva som kan forårsake eksplosjonen.

GASS

Områder hvor eksplosjonsfaren skyldes gasser, damper eller svevende væskedråper er blitt blandet med luft.

Eksempel på gassområder: 

  - Petrokjemiske anlegg

  - Borerigger

  - Produksjonsplattformer

  - Bensinstasjoner, osv.

STØV

Områder hvor eksplosjonsfaren skyldes at luften er blandet med brennbart støv.

Eksempel på støvområder:

  - Kornsiloer

  - Tekstilindustri

  - Industri der det forekommer mye slippstøv, osv.

Visste du at:

  - En støveksplosjon kan i noen tilfeller være like kraftig som en gasseksplosjon?

  - Gexcon i Bergen er verdenskjent for sin forsking rundt dette med støveksplosjoner?

EKSPLOSIVER

Områder hvor eksplosjonsfaren skyldes eksplosiver (dynamitt, krutt, etc.)

Eksempler på områder med eksplosiver:

  - Ammunisjonslagere

  - Sprengstoffindustrien

  - Forsvaret, osv.

Innenfor områder med eksplosiver kan det også forefinnes områder med gasser og støv.

OKSYGENRIKE ATMOSFÆRE

Områder hvor eksplosjonsfaren skyldes gasser eller støv, hvor lufta inneholder mer oksygen enn vanlig (21%). En økning på 3-4 % volum av O2 vil doble forbrenninghastigheten.  

EX-Kurs, EX-filosofi

Siden nyttår her jeg i perioder av-og-på jobbet med en papir-utgave av et EX-kurs. Her inngår det EX-filosofi, soner m.m.

Jeg har tenkt til å skrive ned hva jeg lærer i dette kurset gradvis :)

EX-Filosofi

På en plattform, et industriområde, e.l. kan vi ha eksplosjonsfare dersom vi har prosess med brannfarlige områder, eller lagring av disse. Ved en eventuell lekkasje, vil lufta bli blandet med brennbare gasser eller damper. Det er da viktig at alt elektrisk utstyr og varme flater er beskyttet, slik at vi ikke får antennelse av den eksplosive blandingen. Slikt elektrisk utstyr kalles Ex-Utstyr.

For å beskytte oss selv og installasjonen, er vi pålagt å følge visse regler og retningslinjer.

Regler for Ex-utstyr er basert på internasjonale normer IEC (International Electrotechnical Commission). Disse internasjonale normer blir videre tilrettelagt for europeiske forhold av CENELEC (Comitè Europèen de Normalisation Electrotechnique).

Alle land som er medlem av EU og EØS er fullverdige medlemmer av CENELEC.

Eksplosjonsfarlige områder deles inn i soner. For å holde orden på disse sonene, leges det et såkalt sonekart (bilder av dette kommer senere i eget innlegg om soner).

På det meste av Ex-utstyr, kreves det et prøvebevis, som forteller hvordan utstyret er prøvd og hvordan det er sertifisert.

15.5.14, del 2

Jeg kommer til å skrive ned en del begreper her, med tanke på at det er stor sjanse for at de vil dukke opp i senere innlegg. 

Funksjoner for basis regulering

PID-regulator: En inngang (ER) og en utgang.

Reguleringsløyfe: En reguleringsløyfe består av et måleprinsipp, regulator, forstillingsmekanisme                                (f.eks. membranaktuator) og pådragsorgan (f.eks. en ventil).

Kaskade: To PID-regulatorer (master og slave), to transmittere og en ventil (pådragsorgan).

Split Range: Består av en regulator og to ventiler.

Min/Max velger: To PID-regulatorer, en velger og en ventil. Velger høyeste/laveste utgang.

Forholdsregulering: Et eksempel til dette kan være: 
                               Hvis A er 4 ganger større enn B, programmeres regulatoren med A*0,25.

Foroverkobling: Dette er simpelt en regulator med ekstra inngang (FF, Feed Forward)

PID-regulator

* Oppgaven til en regulator er å kjøre utgangsignalet slik at PV holdes på SV.

* Egenskapene til regulatoren tilpasses med tre tuningskonstanter:

   P: Forsterkning

   I: Integral-tid

   D: Derival-tid

Regulatormetoder

MAN: Her har vi en åpen sløyfe, og utgangsverdien styres manuelt.

AUTO: SP settes av regulator.

CAS: SP endres forløpende av master. Master kan være basisregulator eller avansert regulering.

PROGRAM: SP eller OP er styrt av et program.

PV "Tracking" av SP: Dette er for å unngå sprang (Plutselig endring av utgang) fra MAN til                                                AUTO.