Smart Separator: Kod Betydelse av Modifierad Separator

Separatorn kan behöva modifieras av många anledningar: avlägsnande av flaskhalsar, förändrade processförhållanden på grund av mogna fält, ökad produktion, anslutning av nya undervattensbrunnar, dålig prestanda hos den ursprungliga separatorn, etc. Separatordesignern fokuserar vanligtvis initialt på processen aspekt av modifiering. I huvudsak är det att starta beräkningsvätskedynamik (CFD), bestämma vilka interna komponenter som behöver ändras och gradvis lösa problemet med hur alla dessa nya komponenter passar in i den befintliga behållaren. Men för fartyg konstruerade i enlighet med ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC) och registrerade hos National Boiler and Pressure Vessel Inspection Committee återstår mycket arbete att göra.
Det som ofta lämnas till senare är kommentarer om hur din ändring påverkar fartygsregistreringen. Den ursprungliga konstruktionen, tillverkningen och inspektionen av tryckkärl omfattas av ASME BPVC Section VIII, medan modifiering av kärlet är föremål för underhåll och modifiering av National Committee Inspection Code (NBIC) NB-23.
I många fall kan befintliga stöd och munstycken användas för att eftermontera separationsinsidan. I andra fall krävs viss svetsning på behållarskalet eller det nya munstycket.
Den här artikeln fokuserar på några av kod- och registreringsproblemen som Savvy Separator-ingenjörer stöter på när de modifierar fartyg med interna delar, snarare än som en ingenjörsövning. Kvalificerade och erfarna ingenjörer ska alltid vara involverade i arbetet.
Diskussionen är begränsad till de ändringar som gjorts i separatorkärlet som är avsedda att förbättra eller återställa processprestandan för separatorn. Detta kan innebära omkonfigurering av den interna strukturen, byte av inlopps- eller avimningsutrustning, tillägg av bafflar för att ändra det interna flödesmönstret, eller till och med lägga till och/eller ta bort munstycken och liknande typer av förändringar. NBIC använder ett specifikt språk, så terminologin kan vara lite förvirrande. Kortfattat kallas NB-23 för ”underhåll”, vilket avser förändringar som återställer fartyget till ett säkert och tillfredsställande drifttillstånd utan att avvika från den ursprungliga mekaniska konstruktionen. NB-23 anger att "ändringar" är ändringar av allt innehåll som anges i fartygets ursprungliga datarapport.
Separation Technology Technical Section kommer att hålla en speciell session "Separation of Insanity-Designing the Way We Always Must Meet Future Requirements" på SPE ATCE i San Antonio den 10 oktober. Tillsammans med Savvy Separators diskuterar de kemikalier, flödesjusteringar, arbetsområden för hela livslängden, och produktionsvätskebyten som påverkar anläggningens drift. Markera din kalender eller registrera dig här.
Eftersom separatormodifieringen är en förändring av separatortekniken är avsikten att återställa separatorn till ett tillfredsställande drifttillstånd, så även om det inte finns några skador på behållaren betraktas de ofta som reparationsarbete enligt NBIC . Hålls på att renoveras. Först när den mekaniska utformningen av fartyget påverkas betraktas de ändringar som gjorts under renoveringen som ändringar.
Reparationsexempel finns detaljerade i NB-23 del 3, avsnitt 3. 3.3.3. Några av dessa exempel kan betraktas som en del av delningstransformationen (som anges i koden):
Exempel på ändringar beskrivs i avsnitt 3 i del 3 av NB-23. 3.4.3. Även om det är osannolikt att dessa situationer inträffar vid eftermontering av separatorer, är några exempel som kan gälla:
Den personal som ansvarar för att se till att kraven i NB-23 del 3 uppfylls är NBIC-inspektörer. Detta är en person som innehar en nuvarande nationell kommittémedlem som är giltig och har ett "AR"-godkännande. "AR"-godkännandet tillåter inspektion av nya byggnader i enlighet med ASME BPVC och inspektion av reparationer och ändringar i enlighet med NBIC Part 3. Detta är ett ytterligare påskrift som tillåter inspektion av reparationer och ändringar. Skillnaden mellan tryckkärl skiljer inspektören som behöver modifiera separatorn från inspektören som bara inspekterar den nya strukturen. I hela artikeln hänvisar termen "inspektör" till en inspektör som beställts av NBIC med AR-godkännande.
När det gäller eftermontering av separatorer faller de ändringar som vanligtvis görs av separatorer in i fyra grundläggande kategorier.
Kategori 1 är en mindre förändring som överskrider NBIC-kraven. Detta innebär att sådana ändringar inte kommer att påverka registreringen av fartyg och inte omfattas av NB-23 krav. Dessa ändringar är inte för att svetsa några tryckhållande delar. Detta inkluderar interna komponenter som är svetsade eller bultade till befintliga interna stödklackar/ringar, interna komponenter installerade med expansionsband och liknande modifieringar som inte kräver svetsning av några tryckhållande komponenter. Följande bör noteras vid svetsning: Ibland begränsar även andra tillämpliga standarder och många ägarspecifikationer avståndet mellan svetsen och den tryckhållande delen. Detta görs för att hålla den tryckhållande delen utanför svetsens värmepåverkade zon. När man hanterar typ 1-ändringar rekommenderas det fortfarande att skapa en transformationsplan, skapa en inspektions- och testplan (ITP), utföra för- och efterkontroller och registrera detaljerna om transformationen. För dessa typer av ändringar krävs ingen inspektör och fartyget behöver inte fylla i en R-stämpel eller R-1-formulär.
Figur 1 visar ett enkelt schematiskt diagram över tillbehör som är lämpliga för denna kategori, och figur 2 visar ett foto av en separator som använder befintliga stöd som trimmas och används för att fixera olika inre delar. Figur 3 visar att befintliga stöd kan användas för flera ändamål, inte bara inuti separatorn.
Kategori 2 är en mindre förändring som hör till NBIC-kraven. Mindre ändringar innebär att dessa ändringar kan betraktas som ”rutinunderhåll” i enlighet med NB-23 del 3, avsnitt 3. 3.3.2. Detta inkluderar ändringar av svetsning av tryckhållande komponenter, men måste uppfylla tillämpliga krav i NB-23.
Den mest använda delen i avsnitt 3.3.2 för separatormodifiering är avsnitt e-2: "Lägg till eller reparera icke-bärande tillbehör till tryckhållande delar som inte kräver värmebehandling efter svets." Den största fördelen med denna typ av förändring är att den eliminerar behovet av ytterligare stämpling och/eller testning av behållaren [NB-23, del 3, avsnitt 2. [5.7.2b], enligt beslut av inspektören och den behöriga inspektören . Även om det fortfarande anses som reparation av NBIC, kan stämpling och andra tester frångås, vilket avsevärt förenklar omvandlingsprocessen. R-1-datarapporter och eventuella icke-förstörande inspektioner (NDE) som krävs av konstruktionsspecifikationer eller inspektörer krävs. Det är också en god vana att skapa en renoveringsplan, skapa en ITP och registrera detaljerna i renoveringen.
Figur 4 visar ett foto av ingångscyklonutrustningen till verkstaden, som delvis har installerats i containern. Inloppscyklonen är bultad till den inre plattflänsen, som är ansluten till hylsan och svetsad till kärlets inloppsmunstycke. I det här fallet är det nödvändigt att använda inre utsprång för att uppfylla kraven på munstycksförstärkning, men storleken och svetsmetoden tillåter inspektören att överge det återhydrauliska testet av behållaren. Eller, om andra svetsmetoder krävs, kan inspektören inte ge upp rehydraulisk provning. I fallet med munstycken med invändiga utsprång kan eventuella överskottsutsprång (dvs. utsprång större än de som krävs för munstycksförstärkning) betraktas som icke-tryckhållande delar. Inspektören bör dock rådfrågas innan man svetsar till alltför stora inre utsprång på munstycket. FIG. 5 och 6 är foton av liknande små fästen installerade. Dessa fästen kan undvika återspänningstestning och återsvetsningsvärmebehandling (PWHT).
Den tredje kategorin är omprissättning. Dessa är icke-fysiska förändringar i kärlets konstruktionsförhållanden, såsom konstruktionstryck, konstruktionstemperatur, inklusive minsta konstruktionsmetalltemperatur, korrosionstillåtelse eller extern belastning. Omprövningen kan göras i samband med andra förändringar, men NBIC kommer att behandla det som en förändring och har inget att göra med andra förändringar av fartyget. Omprissättning kräver nya kodberäkningar, nya namnskyltar och R-2-datarapporter. Beroende på de nya konstruktionsförhållandena kan det dessutom bli nödvändigt att hydrostatiskt testa behållaren.
Kategori 4 är den huvudsakliga fysiska förändringen, eller i princip vilken förändring som helst som inte faller inom kategori 1 eller 2. Dessa förändringar inkluderar tillägg av stora munstycken, hustvärsnitt, bärande tillbehör eller ändringar som kräver omfattande svetsning. Det kan röra sig om reparationer eller ändringar, beroende på typ av förändring. De är inte berättigade att ge upp ytterligare stansning eller testning. R-1- eller R-2-datarapporter krävs, såväl som renoveringsplaner, ITP, namnskyltar märkta med R, och kan även kräva nya kodberäkningar och NDE:er som krävs av designkoden och kontrollören.
Tabell 1 visar kraven för varje kategori av ändringar som anges ovan. I tillämpliga fall, se avsnittet NB-23 i NBIC.
Förkortning: Insp-inspector; CH-certifikatinnehavare; JA rättsinspektör; NP namnskylt; OU ägare/användare
För att använda den senaste versionen av designspecifikationerna, vänligen följ bestämmelserna i NB-23 del 3, avsnitt 2. 3.4.2 Måste uppfyllas. Dessa inkluderar:
Platsen för omvandlingen är en annan faktor som måste fastställas. Även om det är extremt sällsynt är det i vissa fall nödvändigt att lossa fartyget och returnera det till butiken för renovering. Verkstaden tillhandahåller en mer bekväm plats för att göra nödvändiga ändringar av behållaren vid behov, utföra alla nödvändiga NDU, fylla på behållaren och/eller åter-PWHT. Förmågan att enkelt hantera och manövrera fartyget eliminerar i grunden de flesta av de utmaningar som platsändringar möter. Om du kan skicka tillbaka avskiljaren till butiken för renovering känner du dig lycklig. Du kanske också vill stanna och hämta en lott på väg hem från jobbet, för det här är din lyckodag!
När man tvingas göra förändringar på plats blir saker och ting mer utmanande. En övning som är lätt att genomföra i en butik är nästan omöjlig på plats. Var särskilt uppmärksam på säkerheten när du utför arbete på plats för att säkerställa att alla säkerhetskrav uppfylls. Dessutom kan stresstester och PWHT vara mycket utmanande inom detta område. Artikel 5.2 i ASME PCC-2 beskriver förändringar som normalt inte kräver stresstester; den beskriver också användningen av vissa NDU-metoder istället för stresstester. Likaså NB-23, del 3, avsnitt 16. 4.4.1 Diskuterade tryckprovning och andra NDU-metoder för tryckkärl.
Även om NB-23 tillåter inspektörer att ge upp trycktestning på nya eller förbättrade tryckhållande komponenter, tror jag att de flesta inspektörer skulle vilja trycktesta de berörda komponenterna när det är möjligt. Detta kan vara svårt i fält.
Ett viktigt faktum som dock inte går att bortse från är att komponenterna måste testas hydrostatiskt, vilket inte betyder att hela behållaren behöver testas om. Till exempel, om ett nytt munstycke läggs till behållaren, behöver bara munstycket och svetsfogen på munstycket till skalet testas. Det kan finnas ett enkelt sätt att åstadkomma detta. Om konstruktionsspecifikationen tillåter kan munstycket (särskilt kopplingen) installeras som ett munstycke av "installationstyp". Munstycket på det fasta eller utsprånget är egentligen ett munstycke fäst på utsidan av huset och svetsat på plats. I denna applikation är det möjligt att installera och testa innan du skär hålet i huset. I vissa fall kan ytterligare testning av höljet krävas innan installationsmunstycket kan användas. För större munstycken är det möjligt att täcka munstycket med ett tillfälligt huvud, vilket gör det möjligt att testa munstyckets svetsning till huset utan att testa hela behållaren (Figur 7). Naturligtvis, om så krävs, måste båda metoderna godkännas av inspektören och rättsinspektören. Efter att ha testat munstycket, skär hålet eller ta bort det tillfälliga huvudet, rengör området och utför all nödvändig NDU för att säkerställa att höljet inte påverkas.
På samma sätt, när du tvingas svetsa till en behållare som har varit PWHT, kommer du att möta andra utmaningar. PWHT av behållaren kan vara mycket svårt på plats. Det är ofta fördelaktigt att hitta en ersättare för hela PWHT när det behövs i fältmodifieringen. NB-23, del 3, del. 2.5.3 och ASME PCC-2 Artikel 2.9 föreslår båda alternativa metoder för eftersvetsvärmebehandling av modifierade kärl. Dessa metoder inkluderar specifika svetsmetoder som kan svetsa behållaren utan att negativt påverka den ursprungliga PWHT-cykeln. Dessutom, när en speciell svetsmetod inte är acceptabel, kan partiell PWHT utföras. När det är nödvändigt är allt detta beroende av inspektörens och rättsinspektörens godkännande.
Hydraulisk testning och värmebehandling är vanligtvis inte möjliga inom detta område och kan i vissa fall skada behållaren, tillhörande rör eller stöd och omgivande strukturer. I dessa ansökningar ska besiktningsmannen få övervaka omvandlingen så tidigt som möjligt i planeringsskedet.
Ett annat område som kan dyka upp under reformeringen av separatorn är modifieringen av separatorns inlopps- eller utloppsrör. Ibland behöver rörledningar ändras för att säkerställa att separatorns prestationsmål uppfylls. Ändringarna i pipelinen överstiger NBIC:s krav. Dessa ändringar bör dock åtminstone uppfylla kraven i byggkodversionen byggd av originalkomponenterna. [Se NB-23, del 3, avsnitt. 1.2.6].
Även om det inte är inom ramen för denna artikel, bör det noteras att även om NB-23 inte är tillämplig utöver ovanstående, kan andra koder också vara tillämpliga, såsom API 570 eller andra liknande koder. Ingenjörer bör också noggrant överväga ändringar av rörledningar och kärltillbehör, eftersom dessa yttre ändringar kan påverka belastningen på kärlets munstycken. Effekten av förändringar i munstycksbelastningen på behållarens mekaniska utformning måste utvärderas.
Inspector involverar nästan alla typer av separatormodifieringar. De spelar en viktig roll för att avgöra vad som kan och inte kan göras. Detta gäller särskilt när man definierar vad som kan användas som en vanlig reparation, stämpling och inspektion kan undvikas, när NDU kan användas istället för omvattning och när kan alternativa svetsmetoder användas istället för omvattning. PWHT, etc. Därför är det väsentligt att involvera inspektörer i de tidiga stadierna av de flesta renoveringar.
I vissa fall behöver rättsinspektörerna reformeras. I Texas finns det inga andra jurisdiktionsregler som gäller vid installation av separatorer, men det är inte fallet överallt. Förutom tillämpliga designkoder och NBIC-krav har vissa delstater i USA och kanadensiska provinser andra krav. Detta gäller även på vissa internationella platser. I dessa fall kommer det att krävas inblandning av rättsinspektörer.
För offshore-installationer kan situationen vara lite förvirrande. Om separatorn är placerad inom statligt vatten (vanligtvis sträcker sig 3 nautiska mil från kustlinjens låga vattennivå, men i Texas och västra Florida, är avståndet 3 maritima fackföreningar eller 8,7 nautiska mil), så har staten jurisdiktion. Men i en av de flesta stater i USA (Kalifornien är ett undantag) är staten föremål för inspektion och tillsyn av federala tillsynsmyndigheter. I USA:s territorialvatten (12 nautiska mil från lågvattenmärket) vilar ansvaret för inspektion och tillsyn på de amerikanska federala myndigheterna. Utanför regiongränsen, men inom den exklusiva ekonomiska zonen (EEZ) (som sträcker sig från regiongränsen till 200 nautiska mil bortom lågvattenmärket) ligger ansvaret på det land/den region som tillåter användning av anläggningen. Den federala myndigheten som övervakar tryckkärl på offshoreplattformar verkar vara US Agency for Security and Environmental Enforcement, och US Coast Guard kan ha jurisdiktion i vissa fall.
En vanlig tanke i hanteringen av rättsväsendet är att certifikatinnehavare och inspektörer kan ge råd om de åtgärder som ska vidtas och vilken personal som är involverad i alla projekt för renovering av separator.
Vissa ägare/användare gjorde också andra önskemål. Även om dessa för många applikationer omfattas av företagsbestämmelser, finns det andra krav som måste uppfyllas när den amerikanska regeringen är ägare, såsom 10 CFR 851, Worker Safety and Health Program, Part 851 Bilaga A i avsnitt 4. uppfylla . På samma sätt, om tillämpligt, kan certifikatinnehavare vara bekanta med dessa krav.
Säkerhet är huvudfrågan för alla aktiviteter, särskilt modifiering av separatorer. Separatorn som används kan fyllas med rester från processen. I det här fallet är det inte bara nödvändigt att följa platsens säkerhetsföreskrifter, inklusive all lämplig personlig skyddsutrustning och arbetsföreskrifter, utan också att noggrant rengöra fartyget innan du utför några modifieringsaktiviteter. En annan sak att tänka på är att på ett säkert och korrekt sätt kassera avfallet och avfallet som separerats från den renoverade maskinen.
Figur 8 är ett exempel på en typisk separator i början av ett eftermonteringsprojekt. Om svetsning krävs behöver inte bara skiljeväggarna rengöras för att ge en säker miljö för arbetarna, utan också ytan måste rengöras för svetsning.
Vid uppskattning av tiden för renoveringsprojektet kan dessutom vissa sekundära aktiviteter ignoreras. Glöm inte att rengöra partitionerna innan arbetet; upprätta ställningar inuti kärlet; tork-/härdningstid för den inre färgen; ta bort ställningen; rengör skiljeväggarna efter avslutat arbete. När man skapar ett projektschema ignoreras dessa aktiviteter och andra liknande aktiviteter ofta, vilket leder till oväntade och kostsamma förseningar. Kort sagt, det enklaste sättet att implementera en eftermonteringsplan med små eller inga problem är att planera väl, bjuda in certifikatinnehavare att delta och inspektörer tidigt i processen, och gemensamt utveckla en plan för att uppnå det processmål som har minst inverkan på fartyget. registrering.
Omvandling. Ändringar av de artiklar som beskrivs i den ursprungliga tillverkarens datarapport kommer att påverka stresstoleransen för spänningsretentionsobjektet. (Se NB-23 del 3, avsnitt 3.4.3, ändringsexempel) Icke-fysiska förändringar, såsom ökning av maximalt tillåtet arbetstryck (internt eller externt), ökning av konstruktionstemperatur eller minskning av tryckminimumstemperaturbevarande objekt bör övervägas för förändring.
b) En enhet som godkänts av ett auktoriserat inspektionsorgan för att utföra inspektionsaktiviteter under drift godkänd av den nationella kommitténs NB-369-möte; NB-371, en certifiering av ägare-användareinspektionsorganisation (OUIO); eller NB-390, en enhet som utför inspektioner under drift. Kvalifikationer och ansvar för Federal Inspection Agency (FIA).
Certifikatinnehavare. En organisation med ett giltigt "R"-auktorisationscertifikat utfärdat av den nationella kommittén.
fält. Tillfällig plats under kontroll av certifikatinnehavaren, som används för att reparera och/eller byta tryckhållande föremål, och dess adress skiljer sig från adressen som anges på certifikatinnehavarens auktorisationsbevis.
en undersökning. Granskningsprocessen för att säkerställa att teknisk design, material, montering, inspektion och testningskrav uppfylls och överensstämmer med specifikationerna.
jurisdiktion. En statlig enhet som har befogenhet att tolka och upprätthålla lagar, förordningar eller förordningar relaterade till pannor, tryckkärl eller andra tryckhållande artiklar. Det inkluderar nationella kommittémedlemsjurisdiktioner definierade som "jurisdiktioner".
Dömande. Medlem av den nationella kommittén enligt definitionen i den nationella kommitténs konstitution.
Rättsinspektör. Inspektörer certifierade av rättsväsendet för att verifiera efterlevnaden av kraven i alla jurisdiktioner.
Namnskylt. Identifieringsskylt installerad på behållaren. Detta kan inkludera originaldesignade namnskyltar, reparationer, omklassade eller modifierade "R"-namnskyltar.
NBIC. Nationella kommitténs inspektionsregler utfärdade av National Boiler and Pressure Vessel Inspectors Committee.
Ägare/användare. De gemena bokstäverna hänvisar till alla individer, företag eller juridiska personer som är juridiskt ansvarig för säker användning av tryckhållande föremål.
reparera. Det arbete som krävs för att återställa den tryckhållande artikeln till ett säkert och tillfredsställande tillstånd.
affär. Permanent plats, det vill säga adressen som anges på behörighetscertifikatet, från vilken certifikatinnehavaren kan kontrollera reparationen och/eller modifieringen av de tryckhållande artiklarna.
Författaren vill tacka Russ Scinta, maskinchef på Schultz Process Services, och Keith Gilmore, auktoriserad inspektör för TÜVRheinland, för deras värdefulla hjälp i den här artikeln.
Tack till nuvarande och tidigare tjänstemän och direktörer för Separations Technology Section för deras bidrag. Listan över nuvarande medlemmar hittar du här.
Jay Stell är Vice President of Engineering på Schultz Process Services, Inc. (SPS). Han har en kandidat- och masterexamen i maskinteknik från University of Texas i Arlington och en doktorsexamen i maskinteknik från Purdue University. Stell har varit i separationsbranschen sedan början av 1990-talet, i Burgess-Manning, Peerless Mfg. Co. och SPS har mer än 25 års erfarenhet. Större delen av hans karriär har ägnats åt produktutveckling, separatordesign, laboratorie- och fälttester och felsökning. Du kan kontakta honom på jay@spshouston.com.
"Petroleum Technology Magazine" är flaggskeppstidningen för Society of Petroleum Engineers. Den introducerar auktoritativa sammanfattningar och ämnen relaterade till tekniska framsteg inom prospektering och produktion, olje- och gasindustrifrågor och nyheter om SPE och dess medlemmar.

https://www.youtube.com/watch?v=eZRzHjRzbIA

https://www.youtube.com/watch?v=DlZb51R-ka4