Dubbla boosterpumpslufttätningar, anpassade från kompressorlufttätningsteknik, är vanligare inom axeltätningsindustrin. Dessa tätningar ger noll utsläpp av den pumpade vätskan till atmosfären, ger mindre friktionsmotstånd på pumpaxeln och fungerar med ett enklare stödsystem. Dessa fördelar ger en lägre total livscykelkostnad för lösningen.
Dessa tätningar fungerar genom att införa en extern källa av trycksatt gas mellan de inre och yttre tätningsytorna. Tätningsytans speciella topografi lägger ytterligare tryck på barriärgasen, vilket gör att tätningsytan separeras, vilket gör att tätningsytan flyter i gasfilmen. Friktionsförlusterna är låga eftersom tätningsytorna inte längre berörs. Barriärgasen passerar genom membranet med låg flödeshastighet och förbrukar barriärgasen i form av läckor, varav de flesta läcker till atmosfären genom de yttre tätningsytorna. Återstoden sipprar in i tätningskammaren och förs så småningom bort av processströmmen.
Alla dubbla hermetiska tätningar kräver en trycksatt vätska (vätska eller gas) mellan de inre och yttre ytorna av den mekaniska tätningsenheten. Ett stödsystem krävs för att leverera denna vätska till tätningen. I motsats härtill, i en vätskesmord dubbeltätning, cirkulerar barriärvätska från behållaren genom den mekaniska tätningen, där den smörjer tätningsytorna, absorberar värme och återgår till behållaren där den behöver avleda den absorberade värmen. Dessa vätsketrycksstödsystem med dubbla tätningar är komplexa. Termiska belastningar ökar med processtryck och temperatur och kan orsaka tillförlitlighetsproblem om de inte beräknas och ställs in korrekt.
Tryckluftens dubbeltätningsstödsystem tar lite plats, kräver inget kylvatten och kräver lite underhåll. Dessutom, när en pålitlig källa för skyddsgas är tillgänglig, är dess tillförlitlighet oberoende av processtryck och temperatur.
På grund av den växande användningen av lufttätningar med dubbla tryckpumpar på marknaden, la American Petroleum Institute (API) till Program 74 som en del av publiceringen av den andra upplagan av API 682.
74 Ett programstödsystem är vanligtvis en uppsättning panelmonterade mätare och ventiler som rensar bort barriärgasen, reglerar tryck nedströms och mäter tryck och gasflöde till mekaniska tätningar. Följer barriärgasens väg genom Plan 74-panelen, är det första elementet backventilen. Detta gör att spärrgastillförseln kan isoleras från tätningen för byte av filterelement eller pumpunderhåll. Barriärgasen passerar sedan genom ett 2 till 3 mikrometer (µm) koalescerande filter som fångar vätskor och partiklar som kan skada tätningsytans topografiska egenskaper, vilket skapar en gasfilm på tätningsytans yta. Detta följs av en tryckregulator och en manometer för att ställa in trycket på barriärgasförsörjningen till den mekaniska tätningen.
Dubbeltryckspumpgastätningar kräver att barriärgastillförseltrycket uppfyller eller överstiger ett minsta differenstryck över det maximala trycket i tätningskammaren. Detta minsta tryckfall varierar beroende på tätningstillverkare och typ, men är vanligtvis runt 30 pund per kvadrattum (psi). Tryckvakten används för att upptäcka eventuella problem med barriärgasförsörjningstrycket och larma om trycket faller under minimivärdet.
Tätningens funktion styrs av barriärgasflödet med hjälp av en flödesmätare. Avvikelser från tätningsgasflöden som rapporterats av tillverkare av mekaniska tätningar indikerar minskad tätningsprestanda. Minskat barriärgasflöde kan bero på pumprotation eller vätskemigrering till tätningsytan (från förorenad barriärgas eller processvätska).
Ofta, efter sådana händelser, uppstår skador på tätningsytorna, och då ökar barriärgasflödet. Tryckstötar i pumpen eller partiell förlust av barriärgastryck kan också skada tätningsytan. Högflödeslarm kan användas för att avgöra när ingrepp behövs för att korrigera högt gasflöde. Börvärdet för ett högflödeslarm ligger vanligtvis i intervallet 10 till 100 gånger det normala barriärgasflödet, vanligtvis inte fastställt av tillverkaren av den mekaniska tätningen, men beror på hur mycket gasläckage pumpen tål.
Traditionellt har flödesmätare med variabel gauge använts och det är inte ovanligt att låg- och högområdesflödesmätare är seriekopplade. En högflödesvakt kan sedan installeras på högflödesmätaren för att ge ett högflödeslarm. Flödesmätare med variabel area kan endast kalibreras för vissa gaser vid vissa temperaturer och tryck. Vid drift under andra förhållanden, såsom temperaturfluktuationer mellan sommar och vinter, kan den visade flödeshastigheten inte anses vara ett korrekt värde, utan är nära det faktiska värdet.
Med lanseringen av API 682 4:e upplagan har flödes- och tryckmätningar flyttats från analoga till digitala med lokala avläsningar. Digitala flödesmätare kan användas som flödesmätare med variabel area, som omvandlar flytläge till digitala signaler, eller massflödesmätare, som automatiskt omvandlar massflöde till volymflöde. Det utmärkande för massflödestransmittrar är att de ger utgångar som kompenserar för tryck och temperatur för att ge ett riktigt flöde under standardatmosfäriska förhållanden. Nackdelen är att dessa anordningar är dyrare än flödesmätare med variabel area.
Problemet med att använda en flödesgivare är att hitta en givare som kan mäta barriärgasflödet under normal drift och vid larmpunkter för högt flöde. Flödessensorer har maximala och lägsta värden som kan avläsas exakt. Mellan nollflöde och minimivärdet kanske utflödet inte är korrekt. Problemet är att när den maximala flödeshastigheten för en viss flödesomvandlarmodell ökar, ökar också den minimala flödeshastigheten.
En lösning är att använda två sändare (en lågfrekvent och en högfrekvent), men detta är ett dyrt alternativ. Den andra metoden är att använda en flödessensor för det normala driftflödesområdet och använda en högflödesomkopplare med en analog flödesmätare för högt område. Den sista komponenten som barriärgasen passerar genom är backventilen innan barriärgasen lämnar panelen och ansluter till den mekaniska tätningen. Detta är nödvändigt för att förhindra tillbakaflöde av pumpad vätska in i panelen och skador på instrumentet i händelse av onormala processtörningar.
Backventilen måste ha ett lågt öppningstryck. Om valet är fel, eller om dubbeltryckspumpens lufttätning har lågt barriärgasflöde, kan det ses att barriärgasflödets pulsering orsakas av att backventilen öppnas och återställs.
I allmänhet används växtkväve som en barriärgas eftersom det är lättillgängligt, inert och inte orsakar några negativa kemiska reaktioner i den pumpade vätskan. Inerta gaser som inte är tillgängliga, såsom argon, kan också användas. I de fall det erforderliga skyddsgastrycket är högre än anläggningens kvävetryck, kan en tryckförstärkare öka trycket och lagra högtrycksgasen i en mottagare ansluten till Plan 74-panelinloppet. Kväveflaskor på flaska rekommenderas i allmänhet inte eftersom de kräver att tomma flaskor konstant byts ut mot fulla. Om kvaliteten på tätningen försämras kan flaskan snabbt tömmas, vilket gör att pumpen stannar för att förhindra ytterligare skador och fel på den mekaniska tätningen.
Till skillnad från vätskebarriärsystem kräver Plan 74 stödsystem inte närhet till mekaniska tätningar. Den enda varningen här är den långsträckta delen av röret med liten diameter. Ett tryckfall mellan Plan 74-panelen och tätningen kan uppstå i röret under perioder med högt flöde (tätningsförsämring), vilket minskar barriärtrycket som är tillgängligt för tätningen. Att öka storleken på röret kan lösa detta problem. Plan 74-paneler är som regel monterade på ett stativ på lämplig höjd för att styra ventiler och avläsa instrumentavläsningar. Fästet kan monteras på pumpens bottenplatta eller bredvid pumpen utan att störa pumpens inspektion och underhåll. Undvik snubbelrisk på rör/rör som förbinder Plan 74-paneler med mekaniska tätningar.
För mellanlagerpumpar med två mekaniska tätningar, en i varje ände av pumpen, rekommenderas det inte att använda en panel och separat barriärgasutlopp till varje mekanisk tätning. Den rekommenderade lösningen är att använda en separat Plan 74-panel för varje tätning, eller en Plan 74-panel med två utgångar, var och en med sin egen uppsättning flödesmätare och flödesbrytare. I områden med kalla vintrar kan det bli nödvändigt att övervintra Plan 74-skivorna. Detta görs i första hand för att skydda panelens elektriska utrustning, vanligtvis genom att kapsla in panelen i skåpet och lägga till värmeelement.
Ett intressant fenomen är att barriärgasflödet ökar med sjunkande barriärgastillförseltemperatur. Detta går vanligtvis obemärkt förbi, men kan bli märkbart på platser med kalla vintrar eller stora temperaturskillnader mellan sommar och vinter. I vissa fall kan det vara nödvändigt att justera larmets börvärde för högt flöde för att förhindra falska larm. Panelluftkanaler och anslutningsrör/rör måste rengöras innan Plan 74-paneler tas i bruk. Detta uppnås enklast genom att lägga till en avluftningsventil vid eller nära den mekaniska tätningsanslutningen. Om en avtappningsventil inte är tillgänglig kan systemet tömmas genom att koppla bort röret/röret från den mekaniska tätningen och sedan återansluta det efter spolning.
Efter att ha anslutit Plan 74-panelerna till tätningarna och kontrollerat alla anslutningar för läckor, kan tryckregulatorn nu justeras till det inställda trycket i applikationen. Panelen måste tillföra trycksatt barriärgas till den mekaniska tätningen innan pumpen fylls med processvätska. Plan 74-tätningarna och panelerna är redo att starta när pumpens idrifttagning och avluftningsprocedurer har slutförts.
Filterelementet måste inspekteras efter en månads drift eller var sjätte månad om ingen förorening hittas. Intervallet för filterbyte beror på renheten hos den tillförda gasen, men bör inte överstiga tre år.
Spärrgashastigheter bör kontrolleras och registreras under rutininspektioner. Om barriärluftflödets pulsering orsakad av att backventilen öppnar och stängs är tillräckligt stor för att utlösa ett högflödeslarm, kan dessa larmvärden behöva ökas för att undvika falska larm.
Ett viktigt steg i avvecklingen är att isolering och tryckavlastning av skyddsgasen ska vara det sista steget. Isolera först och gör pumphuset trycklöst. När pumpen är i ett säkert tillstånd, kan skyddsgasförsörjningstrycket stängas av och gastrycket tas bort från röret som ansluter Plan 74-panelen till den mekaniska tätningen. Töm all vätska från systemet innan något underhållsarbete påbörjas.
Lufttätningar med dubbla tryckpumpar kombinerat med Plan 74 stödsystem ger operatörer en axeltätningslösning utan utsläpp, lägre kapitalinvestering (jämfört med tätningar med vätskebarriärsystem), minskad livscykelkostnad, litet stödsystems fotavtryck och minimikrav på service.
När den installeras och används i enlighet med bästa praxis kan denna inneslutningslösning ge långsiktig tillförlitlighet och öka tillgängligheten för roterande utrustning.
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 är produktgruppschef på John Crane. Savage har en Bachelor of Science in Engineering från University of Sydney, Australien. För mer information besök johncrane.com.
Posttid: 2022-08-08