Garniturile de etanșare cu aer pentru pompe duble de rapel, adaptate de la tehnologia de etanșare a aerului compresorului, sunt mai frecvente în industria etanșărilor arborelui. Aceste etanșări asigură descărcarea zero a lichidului pompat în atmosferă, asigură o rezistență mai mică la frecare pe arborele pompei și funcționează cu un sistem de sprijin mai simplu. Aceste beneficii oferă un cost global mai mic al ciclului de viață al soluției.
Aceste etanșări funcționează prin introducerea unei surse externe de gaz sub presiune între suprafețele de etanșare interioare și exterioare. Topografia specială a suprafeței de etanșare pune presiune suplimentară asupra gazului de barieră, determinând separarea suprafeței de etanșare, determinând suprafața de etanșare să plutească în filmul de gaz. Pierderile prin frecare sunt reduse deoarece suprafețele de etanșare nu se mai ating. Gazul de barieră trece prin membrană cu un debit scăzut, consumând gazul de barieră sub formă de scurgeri, dintre care majoritatea se scurg în atmosferă prin suprafețele exterioare de etanșare. Reziduul se infiltrează în camera de etanșare și în cele din urmă este transportat de fluxul de proces.
Toate etanșările duble ermetice necesită un fluid sub presiune (lichid sau gaz) între suprafețele interioare și exterioare ale ansamblului etanșării mecanice. Este necesar un sistem de suport pentru a livra acest fluid la etanșare. În schimb, într-o etanșare dublă cu presiune lubrifiată cu lichid, fluidul de barieră circulă din rezervor prin etanșarea mecanică, unde lubrifiază suprafețele de etanșare, absoarbe căldura și se întoarce în rezervor unde trebuie să disipeze căldura absorbită. Aceste sisteme de suport de etanșare dublă cu presiune a fluidului sunt complexe. Sarcinile termice cresc odată cu presiunea și temperatura procesului și pot cauza probleme de fiabilitate dacă nu sunt calculate și reglate corespunzător.
Sistemul de suport de etanșare dublă cu aer comprimat ocupă puțin spațiu, nu necesită apă de răcire și necesită puțină întreținere. În plus, atunci când este disponibilă o sursă fiabilă de gaz de protecție, fiabilitatea acesteia este independentă de presiunea și temperatura procesului.
Datorită adoptării în creștere pe piață a etanșărilor de aer pentru pompe cu dublă presiune, Institutul American de Petrol (API) a adăugat Programul 74 ca parte a publicării celei de-a doua ediții a API 682.
74 Un sistem de susținere a programului este de obicei un set de manometre și supape montate pe panou care purjează gazul de barieră, reglează presiunea din aval și măsoară presiunea și debitul de gaz către etanșările mecanice. Urmând traseul gazului de barieră prin panoul Plan 74, primul element este supapa de reținere. Acest lucru permite izolarea alimentării cu gaz de barieră de etanșare pentru înlocuirea elementului de filtrare sau întreținerea pompei. Gazul de barieră trece apoi printr-un filtru coalescent de 2 până la 3 micrometri (µm) care prinde lichide și particule care pot deteriora caracteristicile topografice ale suprafeței de etanșare, creând o peliculă de gaz pe suprafața suprafeței de etanșare. Acesta este urmat de un regulator de presiune și un manometru pentru setarea presiunii alimentării cu gaz de barieră a etanșării mecanice.
Etanșările de gaz pentru pompă cu dublă presiune necesită ca presiunea de alimentare cu gaz de barieră să atingă sau să depășească o presiune diferențială minimă peste presiunea maximă din camera de etanșare. Această cădere minimă de presiune variază în funcție de producătorul și tipul de etanșare, dar este de obicei de aproximativ 30 de lire sterline pe inch pătrat (psi). Presostatorul este utilizat pentru a detecta orice problemă cu presiunea de alimentare cu gaz de barieră și pentru a declanșa o alarmă dacă presiunea scade sub valoarea minimă.
Funcționarea etanșării este controlată de fluxul de gaz de barieră folosind un debitmetru. Abaterile de la debitul gazului de etanșare raportate de producătorii de etanșări mecanice indică o performanță redusă de etanșare. Debitul redus de gaz de barieră se poate datora rotației pompei sau migrării fluidului către fața de etanșare (din gazul de barieră contaminat sau fluidul de proces).
Adesea, după astfel de evenimente, apar deteriorarea suprafețelor de etanșare, iar apoi debitul de gaz de barieră crește. Creșterile de presiune în pompă sau pierderea parțială a presiunii gazului de barieră pot, de asemenea, deteriora suprafața de etanșare. Alarmele de debit mare pot fi utilizate pentru a determina când este necesară intervenția pentru corectarea debitului mare de gaz. Valoarea de referință pentru o alarmă de debit mare este de obicei în intervalul de 10 până la 100 de ori debitul normal de gaz de barieră, de obicei nu este determinat de producătorul etanșării mecanice, dar depinde de cât de multă scurgere de gaz poate tolera pompa.
În mod tradițional, s-au folosit debitmetre cu ecartament variabil și nu este neobișnuit ca debitmetrele din gama joasă și înaltă să fie conectate în serie. Un comutator de debit mare poate fi apoi instalat pe debitmetrul de gamă înaltă pentru a da o alarmă de debit mare. Debitmetrele cu zonă variabilă pot fi calibrate numai pentru anumite gaze la anumite temperaturi și presiuni. Când funcționează în alte condiții, cum ar fi fluctuațiile de temperatură între vară și iarnă, debitul afișat nu poate fi considerat o valoare exactă, dar este aproape de valoarea reală.
Odată cu lansarea API 682 a 4-a ediție, măsurătorile debitului și presiunii au trecut de la analogic la digital cu citiri locale. Debitmetrele digitale pot fi utilizate ca debitmetre cu zonă variabilă, care convertesc poziția plutitorului în semnale digitale sau debitmetre de masă, care convertesc automat debitul masic în debit volumic. Caracteristica distinctivă a transmițătorilor de debit de masă este că oferă ieșiri care compensează presiunea și temperatura pentru a oferi un debit adevărat în condiții atmosferice standard. Dezavantajul este că aceste dispozitive sunt mai scumpe decât debitmetrele cu zonă variabilă.
Problema cu utilizarea unui transmițător de debit este de a găsi un transmițător capabil să măsoare debitul de gaz de barieră în timpul funcționării normale și la punctele de alarmă de debit mare. Senzorii de debit au valori maxime și minime care pot fi citite cu precizie. Între debitul zero și valoarea minimă, debitul de ieșire poate să nu fie precis. Problema este că, pe măsură ce debitul maxim pentru un anumit model de traductor de debit crește, crește și debitul minim.
O soluție este să folosiți două transmițătoare (unul de joasă frecvență și unul de înaltă frecvență), dar aceasta este o opțiune costisitoare. A doua metodă este să utilizați un senzor de debit pentru intervalul normal de debit de funcționare și să utilizați un comutator de debit mare cu un debitmetru analog de gamă înaltă. Ultima componentă prin care trece gazul de barieră este supapa de reținere înainte ca gazul de barieră să părăsească panoul și să se conecteze la etanșarea mecanică. Acest lucru este necesar pentru a preveni refluxul lichidului pompat în panou și deteriorarea instrumentului în cazul unor perturbări anormale ale procesului.
Supapa de reținere trebuie să aibă o presiune de deschidere scăzută. Dacă selecția este greșită sau dacă etanșarea de aer a pompei cu dublă presiune are un debit scăzut de gaz de barieră, se poate observa că pulsația debitului de gaz de barieră este cauzată de deschiderea și reașezarea supapei de reținere.
În general, azotul din plante este utilizat ca gaz de barieră deoarece este ușor disponibil, inert și nu provoacă reacții chimice adverse în lichidul pompat. De asemenea, pot fi utilizate gaze inerte care nu sunt disponibile, cum ar fi argonul. În cazurile în care presiunea necesară a gazului de protecție este mai mare decât presiunea azotului din instalație, un amplificator de presiune poate crește presiunea și poate stoca gazul de înaltă presiune într-un receptor conectat la admisia panoului Plan 74. Sticlele de azot îmbuteliate nu sunt, în general, recomandate, deoarece necesită înlocuirea constantă a buteliilor goale cu altele pline. Dacă calitatea sigiliului se deteriorează, sticla poate fi golită rapid, determinând oprirea pompei pentru a preveni deteriorarea ulterioară și defecțiunea etanșării mecanice.
Spre deosebire de sistemele de barieră pentru lichide, sistemele de sprijin Plan 74 nu necesită apropierea de etanșări mecanice. Singura avertizare aici este secțiunea alungită a tubului cu diametru mic. O cădere de presiune între panoul Plan 74 și etanșare poate apărea în țeavă în perioadele de debit mare (degradare etanșare), ceea ce reduce presiunea de barieră disponibilă pentru etanșare. Creșterea dimensiunii țevii poate rezolva această problemă. De regulă, panourile Plan 74 sunt montate pe un suport la o înălțime convenabilă pentru controlul supapelor și citirea citirilor instrumentelor. Suportul poate fi montat pe placa de bază a pompei sau lângă pompă fără a interfera cu inspecția și întreținerea pompei. Evitați pericolele de împiedicare pe țevi/țevi care leagă panourile Plan 74 cu etanșări mecanice.
Pentru pompele inter-lagăre cu două etanșări mecanice, câte una la fiecare capăt al pompei, nu se recomandă utilizarea unui panou și a unei ieșiri separate de gaz de barieră pentru fiecare etanșare mecanică. Soluția recomandată este să folosiți un panou Plan 74 separat pentru fiecare etanșare sau un panou Plan 74 cu două ieșiri, fiecare cu propriul set de debitmetre și comutatoare de debit. În zonele cu ierni reci poate fi necesară iernarea panourilor Plan 74. Acest lucru se face în primul rând pentru a proteja echipamentul electric al panoului, de obicei prin încastrarea panoului în dulap și adăugarea de elemente de încălzire.
Un fenomen interesant este că debitul gazului de barieră crește odată cu scăderea temperaturii de alimentare cu gaz de barieră. Acest lucru trece de obicei neobservat, dar poate deveni vizibil în locurile cu ierni reci sau diferențe mari de temperatură între vară și iarnă. În unele cazuri, poate fi necesară ajustarea punctului de setare al alarmei de debit mare pentru a preveni alarmele false. Conductele de aer ale panourilor și conductele/țevile de conectare trebuie purjate înainte de a pune în funcțiune panourile Plan 74. Acest lucru se realizează cel mai ușor prin adăugarea unei supape de aerisire la sau în apropierea conexiunii de etanșare mecanică. Dacă nu este disponibilă o supapă de purjare, sistemul poate fi purjat prin deconectarea tubului/tubului de la etanșarea mecanică și apoi reconectarea acestuia după purjare.
După conectarea panourilor Plan 74 la etanșări și verificarea tuturor conexiunilor pentru scurgeri, regulatorul de presiune poate fi acum reglat la presiunea setată în aplicație. Panoul trebuie să alimenteze etanșarea mecanică cu gaz de barieră sub presiune înainte de a umple pompa cu fluid de proces. Etanșările și panourile Plan 74 sunt gata să pornească atunci când procedurile de punere în funcțiune și de aerisire a pompei au fost finalizate.
Elementul filtrant trebuie inspectat după o lună de funcționare sau la fiecare șase luni dacă nu se găsește nicio contaminare. Intervalul de înlocuire a filtrului va depinde de puritatea gazului furnizat, dar nu trebuie să depășească trei ani.
Debitele de gaz de barieră trebuie verificate și înregistrate în timpul inspecțiilor de rutină. Dacă pulsația debitului de aer din barieră cauzată de deschiderea și închiderea supapei de reținere este suficient de mare pentru a declanșa o alarmă de debit mare, este posibil să fie necesară creșterea acestor valori de alarmă pentru a evita alarmele false.
Un pas important în dezafectare este ca izolarea și depresurizarea gazului de protecție să fie ultimul pas. Mai întâi, izolați și depresurizați carcasa pompei. Odată ce pompa este într-o stare de siguranță, presiunea de alimentare cu gaz de protecție poate fi oprită și presiunea gazului poate fi îndepărtată din conducta care conectează panoul Plan 74 la etanșarea mecanică. Goliți tot lichidul din sistem înainte de a începe orice lucrări de întreținere.
Etanșările de aer cu pompă dublă de presiune combinate cu sistemele de sprijin Plan 74 oferă operatorilor o soluție de etanșare a arborelui cu emisii zero, investiții de capital mai mici (comparativ cu etanșările cu sisteme de barieră cu lichid), costuri reduse pe ciclul de viață, amprentă mică a sistemului de suport și cerințe minime de service.
Când este instalată și operată în conformitate cu cele mai bune practici, această soluție de izolare poate oferi fiabilitate pe termen lung și poate crește disponibilitatea echipamentelor rotative.
We welcome your suggestions on article topics and sealing issues so that we can better respond to the needs of the industry. Please send your suggestions and questions to sealsensequestions@fluidsealing.com.
Mark Savage este manager de grup de produse la John Crane. Savage deține o licență în științe în inginerie de la Universitatea din Sydney, Australia. Pentru mai multe informații, vizitați johncrane.com.
Ora postării: 08-sept-2022