Οι διπλές στεγανοποιήσεις αέρα αντλίας ενίσχυσης, προσαρμοσμένες από την τεχνολογία στεγανοποίησης αέρα συμπιεστή, είναι πιο συνηθισμένες στη βιομηχανία στεγανοποιήσεων άξονα. Αυτές οι στεγανοποιήσεις παρέχουν μηδενική εκκένωση του αντλούμενου υγρού στην ατμόσφαιρα, παρέχουν λιγότερη αντίσταση τριβής στον άξονα της αντλίας και λειτουργούν με ένα απλούστερο σύστημα στήριξης. Αυτά τα οφέλη παρέχουν χαμηλότερο συνολικό κόστος κύκλου ζωής της λύσης.
Αυτές οι σφραγίδες λειτουργούν εισάγοντας μια εξωτερική πηγή πεπιεσμένου αερίου μεταξύ της εσωτερικής και της εξωτερικής επιφάνειας σφράγισης. Η ιδιαίτερη τοπογραφία της επιφάνειας σφράγισης ασκεί πρόσθετη πίεση στο αέριο φραγμού, προκαλώντας τον διαχωρισμό της επιφάνειας σφράγισης, με αποτέλεσμα η επιφάνεια σφράγισης να επιπλέει στην μεμβράνη αερίου. Οι απώλειες τριβής είναι χαμηλές καθώς οι επιφάνειες σφράγισης δεν εφάπτονται πλέον. Το αέριο φραγμού διέρχεται από τη μεμβράνη με χαμηλό ρυθμό ροής, καταναλώνοντάς το με τη μορφή διαρροών, οι περισσότερες από τις οποίες διαρρέουν στην ατμόσφαιρα μέσω των εξωτερικών επιφανειών σφράγισης. Το υπόλειμμα εισχωρεί στον θάλαμο σφράγισης και τελικά παρασύρεται από το ρεύμα διεργασίας.
Όλες οι διπλές ερμητικές σφραγίδες απαιτούν ένα πεπιεσμένο ρευστό (υγρό ή αέριο) μεταξύ της εσωτερικής και της εξωτερικής επιφάνειας του μηχανικού στυπιοθλίπτη. Απαιτείται ένα σύστημα στήριξης για την παροχή αυτού του ρευστού στη σφραγίδα. Αντίθετα, σε μια διπλή σφραγίδα πίεσης με λίπανση υγρού, το υγρό φραγμού κυκλοφορεί από τη δεξαμενή μέσω της μηχανικής σφραγίδας, όπου λιπαίνει τις επιφάνειες της σφραγίδας, απορροφά θερμότητα και επιστρέφει στη δεξαμενή όπου χρειάζεται να διαχέει την απορροφημένη θερμότητα. Αυτά τα συστήματα στήριξης διπλής σφραγίδας πίεσης ρευστού είναι πολύπλοκα. Τα θερμικά φορτία αυξάνονται με την πίεση και τη θερμοκρασία της διεργασίας και μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα αξιοπιστίας εάν δεν υπολογιστούν και δεν ρυθμιστούν σωστά.
Το σύστημα στήριξης διπλής στεγανοποίησης πεπιεσμένου αέρα καταλαμβάνει λίγο χώρο, δεν απαιτεί νερό ψύξης και ελάχιστη συντήρηση. Επιπλέον, όταν υπάρχει διαθέσιμη μια αξιόπιστη πηγή προστατευτικού αερίου, η αξιοπιστία του είναι ανεξάρτητη από την πίεση και τη θερμοκρασία της διεργασίας.
Λόγω της αυξανόμενης υιοθέτησης στεγανοποιητικών αέρα για αντλίες διπλής πίεσης στην αγορά, το Αμερικανικό Ινστιτούτο Πετρελαίου (API) πρόσθεσε το Πρόγραμμα 74 ως μέρος της δημοσίευσης της δεύτερης έκδοσης του API 682.
74 Ένα σύστημα υποστήριξης προγράμματος είναι συνήθως ένα σύνολο μετρητών και βαλβίδων τοποθετημένων σε πάνελ που καθαρίζουν το αέριο φραγμού, ρυθμίζουν την κατάντη πίεση και μετρούν την πίεση και τη ροή αερίου στις μηχανικές σφραγίδες. Ακολουθώντας τη διαδρομή του αερίου φραγμού μέσω του πάνελ του Σχεδίου 74, το πρώτο στοιχείο είναι η βαλβίδα ελέγχου. Αυτή επιτρέπει την απομόνωση της παροχής αερίου φραγμού από τη σφραγίδα για αντικατάσταση στοιχείου φίλτρου ή συντήρηση αντλίας. Το αέριο φραγμού διέρχεται στη συνέχεια από ένα φίλτρο συσσωμάτωσης 2 έως 3 μικρομέτρων (µm) που παγιδεύει υγρά και σωματίδια που μπορούν να βλάψουν τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά της επιφάνειας της σφραγίδας, δημιουργώντας μια μεμβράνη αερίου στην επιφάνεια της σφραγίδας. Ακολουθείται από έναν ρυθμιστή πίεσης και ένα μανόμετρο για τη ρύθμιση της πίεσης της παροχής αερίου φραγμού στη μηχανική σφραγίδα.
Οι στεγανοποιήσεις αερίου αντλίας διπλής πίεσης απαιτούν η πίεση τροφοδοσίας αερίου φραγμού να καλύπτει ή να υπερβαίνει μια ελάχιστη διαφορική πίεση πάνω από τη μέγιστη πίεση στον θάλαμο στεγανοποίησης. Αυτή η ελάχιστη πτώση πίεσης ποικίλλει ανάλογα με τον κατασκευαστή και τον τύπο της στεγανοποίησης, αλλά συνήθως είναι περίπου 30 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi). Ο διακόπτης πίεσης χρησιμοποιείται για την ανίχνευση τυχόν προβλημάτων με την πίεση τροφοδοσίας αερίου φραγμού και την ενεργοποίηση συναγερμού εάν η πίεση πέσει κάτω από την ελάχιστη τιμή.
Η λειτουργία της στεγανοποίησης ελέγχεται από τη ροή αερίου φραγμού χρησιμοποιώντας ένα ροόμετρο. Οι αποκλίσεις από τους ρυθμούς ροής αερίου στεγανοποίησης που αναφέρονται από τους κατασκευαστές μηχανικών στεγανοποιητικών υποδηλώνουν μειωμένη απόδοση στεγανοποίησης. Η μειωμένη ροή αερίου φραγμού μπορεί να οφείλεται στην περιστροφή της αντλίας ή στη μετανάστευση υγρού προς την επιφάνεια στεγανοποίησης (από μολυσμένο αέριο φραγμού ή υγρό διεργασίας).
Συχνά, μετά από τέτοια συμβάντα, εμφανίζεται ζημιά στις επιφάνειες στεγανοποίησης και στη συνέχεια αυξάνεται η ροή του αερίου φραγμού. Οι υπερτάσεις πίεσης στην αντλία ή η μερική απώλεια πίεσης του αερίου φραγμού μπορούν επίσης να προκαλέσουν ζημιά στην επιφάνεια στεγανοποίησης. Οι συναγερμοί υψηλής ροής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να προσδιοριστεί πότε απαιτείται παρέμβαση για τη διόρθωση της υψηλής ροής αερίου. Το σημείο ρύθμισης για έναν συναγερμό υψηλής ροής είναι συνήθως στην περιοχή από 10 έως 100 φορές την κανονική ροή αερίου φραγμού, η οποία συνήθως δεν καθορίζεται από τον κατασκευαστή της μηχανικής στεγανοποίησης, αλλά εξαρτάται από το πόση διαρροή αερίου μπορεί να ανεχθεί η αντλία.
Παραδοσιακά, χρησιμοποιούνται ροόμετρα μεταβλητού εύρους και δεν είναι ασυνήθιστο τα ροόμετρα χαμηλής και υψηλής εμβέλειας να συνδέονται σε σειρά. Ένας διακόπτης υψηλής ροής μπορεί στη συνέχεια να εγκατασταθεί στο ροόμετρο υψηλής εμβέλειας για να δώσει συναγερμό υψηλής ροής. Τα ροόμετρα μεταβλητής περιοχής μπορούν να βαθμονομηθούν μόνο για ορισμένα αέρια σε ορισμένες θερμοκρασίες και πιέσεις. Όταν λειτουργούν υπό άλλες συνθήκες, όπως διακυμάνσεις θερμοκρασίας μεταξύ καλοκαιριού και χειμώνα, η εμφανιζόμενη παροχή δεν μπορεί να θεωρηθεί ακριβής τιμή, αλλά είναι κοντά στην πραγματική τιμή.
Με την κυκλοφορία του API 682 4ης έκδοσης, οι μετρήσεις ροής και πίεσης έχουν μετακινηθεί από αναλογικές σε ψηφιακές με τοπικές μετρήσεις. Τα ψηφιακά ροόμετρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ροόμετρα μεταβλητής επιφάνειας, τα οποία μετατρέπουν τη θέση πλεύσης σε ψηφιακά σήματα ή ως ροόμετρα μάζας, τα οποία μετατρέπουν αυτόματα τη ροή μάζας σε ροή όγκου. Το διακριτικό χαρακτηριστικό των πομπών ροής μάζας είναι ότι παρέχουν εξόδους που αντισταθμίζουν την πίεση και τη θερμοκρασία για να παρέχουν πραγματική ροή υπό τυπικές ατμοσφαιρικές συνθήκες. Το μειονέκτημα είναι ότι αυτές οι συσκευές είναι πιο ακριβές από τα ροόμετρα μεταβλητής επιφάνειας.
Το πρόβλημα με τη χρήση ενός μεταδότη ροής είναι η εύρεση ενός μεταδότη ικανού να μετρά τη ροή αερίου φραγμού κατά την κανονική λειτουργία και σε σημεία συναγερμού υψηλής ροής. Οι αισθητήρες ροής έχουν μέγιστες και ελάχιστες τιμές που μπορούν να διαβαστούν με ακρίβεια. Μεταξύ μηδενικής ροής και ελάχιστης τιμής, η ροή εξόδου ενδέχεται να μην είναι ακριβής. Το πρόβλημα είναι ότι καθώς αυξάνεται ο μέγιστος ρυθμός ροής για ένα συγκεκριμένο μοντέλο μετατροπέα ροής, αυξάνεται και ο ελάχιστος ρυθμός ροής.
Μια λύση είναι η χρήση δύο πομπών (ένας χαμηλής συχνότητας και ένας υψηλής συχνότητας), αλλά αυτή είναι μια ακριβή επιλογή. Η δεύτερη μέθοδος είναι η χρήση ενός αισθητήρα ροής για το κανονικό εύρος ροής λειτουργίας και η χρήση ενός διακόπτη υψηλής ροής με ένα αναλογικό ροόμετρο υψηλής εμβέλειας. Το τελευταίο εξάρτημα από το οποίο διέρχεται το αέριο φραγμού είναι η βαλβίδα ελέγχου πριν το αέριο φραγμού εγκαταλείψει τον πίνακα και συνδεθεί με τη μηχανική σφράγιση. Αυτό είναι απαραίτητο για να αποτραπεί η αντίστροφη ροή του αντλούμενου υγρού στον πίνακα και η πρόκληση ζημιάς στο όργανο σε περίπτωση μη φυσιολογικών διαταραχών της διεργασίας.
Η βαλβίδα αντεπιστροφής πρέπει να έχει χαμηλή πίεση ανοίγματος. Εάν η επιλογή είναι λανθασμένη ή εάν η στεγανοποίηση αέρα της αντλίας διπλής πίεσης έχει χαμηλή ροή αερίου φραγμού, μπορεί να φανεί ότι ο παλμός ροής αερίου φραγμού προκαλείται από το άνοιγμα και την επανατοποθέτηση της βαλβίδας αντεπιστροφής.
Γενικά, το άζωτο των εγκαταστάσεων χρησιμοποιείται ως αέριο φραγμού επειδή είναι άμεσα διαθέσιμο, αδρανές και δεν προκαλεί ανεπιθύμητες χημικές αντιδράσεις στο αντλούμενο υγρό. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν αδρανή αέρια που δεν είναι διαθέσιμα, όπως το αργόν. Σε περιπτώσεις όπου η απαιτούμενη πίεση αερίου θωράκισης είναι μεγαλύτερη από την πίεση αζώτου των εγκαταστάσεων, ένας ενισχυτής πίεσης μπορεί να αυξήσει την πίεση και να αποθηκεύσει το αέριο υψηλής πίεσης σε έναν δέκτη που συνδέεται με την είσοδο του πίνακα Plan 74. Οι εμφιαλωμένες φιάλες αζώτου γενικά δεν συνιστώνται, καθώς απαιτούν συνεχή αντικατάσταση των κενών κυλίνδρων με γεμάτες. Εάν η ποιότητα της σφράγισης επιδεινωθεί, η φιάλη μπορεί να αδειάσει γρήγορα, προκαλώντας τη διακοπή της αντλίας για να αποτραπεί περαιτέρω ζημιά και βλάβη της μηχανικής σφράγισης.
Σε αντίθεση με τα συστήματα φραγμού υγρών, τα συστήματα στήριξης Plan 74 δεν απαιτούν κοντινή απόσταση από μηχανικές στεγανοποιήσεις. Η μόνη προειδοποίηση εδώ είναι το επίμηκες τμήμα του σωλήνα μικρής διαμέτρου. Μια πτώση πίεσης μεταξύ του πάνελ Plan 74 και της στεγανοποίησης μπορεί να συμβεί στον σωλήνα κατά τη διάρκεια περιόδων υψηλής ροής (υποβάθμιση της στεγανοποίησης), η οποία μειώνει την πίεση φραγμού που είναι διαθέσιμη στη στεγανοποίηση. Η αύξηση του μεγέθους του σωλήνα μπορεί να λύσει αυτό το πρόβλημα. Κατά κανόνα, τα πάνελ Plan 74 τοποθετούνται σε βάση σε βολικό ύψος για τον έλεγχο βαλβίδων και την ανάγνωση των ενδείξεων των οργάνων. Η βάση μπορεί να τοποθετηθεί στην πλάκα βάσης της αντλίας ή δίπλα στην αντλία χωρίς να παρεμβαίνει στην επιθεώρηση και τη συντήρηση της αντλίας. Αποφύγετε τους κινδύνους πτώσης σε σωλήνες/σωλήνες που συνδέουν πάνελ Plan 74 με μηχανικές στεγανοποιήσεις.
Για αντλίες με ρουλεμάν με δύο μηχανικές στεγανοποιήσεις, μία σε κάθε άκρο της αντλίας, δεν συνιστάται η χρήση ενός πάνελ και ξεχωριστής εξόδου αερίου φραγμού για κάθε μηχανική στεγανοποίηση. Η συνιστώμενη λύση είναι η χρήση ξεχωριστού πάνελ Σχεδίου 74 για κάθε στεγανοποίηση ή ενός πάνελ Σχεδίου 74 με δύο εξόδους, καθεμία με το δικό της σετ μετρητών ροής και διακοπτών ροής. Σε περιοχές με κρύους χειμώνες, μπορεί να είναι απαραίτητο να διαχειμάσουν οι πίνακες Σχεδίου 74. Αυτό γίνεται κυρίως για την προστασία του ηλεκτρικού εξοπλισμού του πάνελ, συνήθως περικλείοντας τον πίνακα στο περίβλημα και προσθέτοντας θερμαντικά στοιχεία.
Ένα ενδιαφέρον φαινόμενο είναι ότι ο ρυθμός ροής του αερίου φραγμού αυξάνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας τροφοδοσίας αερίου φραγμού. Αυτό συνήθως περνάει απαρατήρητο, αλλά μπορεί να γίνει αισθητό σε μέρη με κρύους χειμώνες ή μεγάλες διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ καλοκαιριού και χειμώνα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να είναι απαραίτητο να ρυθμίσετε το σημείο ρύθμισης του συναγερμού υψηλής ροής για να αποτρέψετε ψευδείς συναγερμούς. Οι αεραγωγοί του πάνελ και οι σωλήνες σύνδεσης/σωλήνες πρέπει να καθαριστούν πριν τεθούν σε λειτουργία τα πάνελ του Σχεδίου 74. Αυτό επιτυγχάνεται πιο εύκολα με την προσθήκη μιας βαλβίδας εξαερισμού στη σύνδεση της μηχανικής στεγανοποίησης ή κοντά σε αυτήν. Εάν δεν υπάρχει διαθέσιμη βαλβίδα εξαέρωσης, το σύστημα μπορεί να καθαριστεί αποσυνδέοντας τον σωλήνα/σωλήνα από τη μηχανική στεγανοποίηση και στη συνέχεια επανασυνδέοντάς τον μετά τον καθαρισμό.
Αφού συνδέσετε τα πάνελ Σχεδίου 74 στις τσιμούχες και ελέγξετε όλες τις συνδέσεις για διαρροές, ο ρυθμιστής πίεσης μπορεί τώρα να ρυθμιστεί στην καθορισμένη πίεση στην εφαρμογή. Ο πίνακας πρέπει να παρέχει πεπιεσμένο αέριο φραγμού στη μηχανική τσιμούχα πριν γεμίσει την αντλία με υγρό διεργασίας. Οι τσιμούχες και τα πάνελ Σχεδίου 74 είναι έτοιμα για εκκίνηση όταν ολοκληρωθούν οι διαδικασίες θέσης σε λειτουργία και εξαερισμού της αντλίας.
Το στοιχείο φίλτρου πρέπει να ελέγχεται μετά από ένα μήνα λειτουργίας ή κάθε έξι μήνες εάν δεν εντοπιστεί μόλυνση. Το διάστημα αντικατάστασης του φίλτρου θα εξαρτηθεί από την καθαρότητα του παρεχόμενου αερίου, αλλά δεν πρέπει να υπερβαίνει τα τρία χρόνια.
Οι ρυθμοί ροής αερίου φραγμού θα πρέπει να ελέγχονται και να καταγράφονται κατά τη διάρκεια των τακτικών επιθεωρήσεων. Εάν ο παλμός ροής αέρα φραγμού που προκαλείται από το άνοιγμα και το κλείσιμο της βαλβίδας ελέγχου είναι αρκετά μεγάλος ώστε να ενεργοποιήσει έναν συναγερμό υψηλής ροής, αυτές οι τιμές συναγερμού ενδέχεται να χρειαστεί να αυξηθούν για την αποφυγή ψευδών συναγερμών.
Ένα σημαντικό βήμα κατά την απενεργοποίηση είναι ότι η απομόνωση και η αποσυμπίεση του προστατευτικού αερίου πρέπει να είναι το τελευταίο βήμα. Αρχικά, απομονώστε και αποσυμπιέστε το περίβλημα της αντλίας. Μόλις η αντλία βρεθεί σε ασφαλή κατάσταση, η πίεση τροφοδοσίας του προστατευτικού αερίου μπορεί να απενεργοποιηθεί και η πίεση αερίου να αφαιρεθεί από τις σωληνώσεις που συνδέουν τον πίνακα Plan 74 με τη μηχανική στεγανοποίηση. Αποστραγγίστε όλο το υγρό από το σύστημα πριν ξεκινήσετε οποιεσδήποτε εργασίες συντήρησης.
Οι στεγανοποιήσεις αέρα αντλίας διπλής πίεσης σε συνδυασμό με τα συστήματα στήριξης Plan 74 παρέχουν στους χειριστές μια λύση στεγανοποίησης άξονα μηδενικών εκπομπών, χαμηλότερη επένδυση κεφαλαίου (σε σύγκριση με τις στεγανοποιήσεις με συστήματα φραγμού υγρών), μειωμένο κόστος κύκλου ζωής, μικρό αποτύπωμα συστήματος στήριξης και ελάχιστες απαιτήσεις σέρβις.
Όταν εγκαθίσταται και λειτουργεί σύμφωνα με τις βέλτιστες πρακτικές, αυτή η λύση περιορισμού μπορεί να παρέχει μακροπρόθεσμη αξιοπιστία και να αυξήσει τη διαθεσιμότητα περιστρεφόμενου εξοπλισμού.
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.
Ο Mark Savage είναι διευθυντής ομάδας προϊόντων στην John Crane. Ο Savage είναι κάτοχος πτυχίου Bachelor of Science in Engineering από το Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ στην Αυστραλία. Για περισσότερες πληροφορίες, επισκεφθείτε το johncrane.com.
Ώρα δημοσίευσης: 08 Σεπτεμβρίου 2022