Utmaningarna för processindustrier har förändrats, även om de fortsätter att pumpa vätskor, vissa farliga eller giftiga. Säkerhet och tillförlitlighet är fortfarande av största vikt. Operatörer ökar dock hastigheter, tryck, flödeshastigheter och till och med svårighetsgraden hos vätskeegenskaperna (temperatur, koncentration, viskositet etc.) under bearbetning av många batchoperationer. För operatörer av petroleumraffinaderier, gasbearbetningsanläggningar och petrokemiska och kemiska anläggningar innebär säkerhet att kontrollera och förhindra förlust av, eller exponering för, de pumpade vätskorna. Tillförlitlighet innebär pumpar som arbetar effektivt och ekonomiskt, med mindre underhållsbehov.
En korrekt utformad mekanisk tätning garanterar pumpoperatören långvarig, säker och tillförlitlig pumpprestanda med en beprövad teknik. Bland flera roterande utrustningar och en myriad av komponenter har mekaniska tätningar visat sig fungera tillförlitligt under de flesta typer av driftsförhållanden.
PUMPAR OCH TÄTNINGAR – PASSAR BRA
Det är svårt att tro att nästan 30 år har gått sedan den massiva marknadsföringen av tätningsfri pumpteknik inom processindustrin. Den nya tekniken marknadsfördes som lösningen på alla problem och upplevda begränsningar med mekaniska tätningar. Vissa föreslog att detta alternativ skulle eliminera användningen av mekaniska tätningar helt och hållet.
Men inte långt efter denna kampanj fick slutanvändarna veta att mekaniska tätningar kunde uppfylla eller överträffa lagstadgade krav på läckage och inneslutning. Dessutom stödde pumptillverkare tekniken genom att tillhandahålla uppdaterade tätningskamrar för att ersätta de gamla kompressionspackningarnas "packboxar".
Dagens tätningskammare är specifikt utformade för mekaniska tätningar, vilket möjliggör robustare teknik i en patronplattform, vilket ger enklare installation och skapar en miljö som gör att tätningarna kan fungera till sin fulla potential.
DESIGNFRAMSTEG
I mitten av 1980-talet tvingade nya miljöregler industrin att inte bara titta på inneslutning och utsläpp, utan även på utrustningens tillförlitlighet. Den genomsnittliga tiden mellan reparationer (MTBR) för mekaniska tätningar i en kemisk anläggning var cirka 12 månader. Idag är den genomsnittliga MTBR 30 månader. För närvarande har petroleumindustrin, som är föremål för några av de strängaste utsläppsnivåerna, en genomsnittlig MTBR på mer än 60 månader.
Mekaniska tätningar behöll sitt rykte genom att visa förmågan att uppfylla och till och med överträffa kraven för bästa tillgängliga styrteknik (BACT). Dessutom gjorde de det samtidigt som de förblev en ekonomisk och energieffektiv teknik som var tillgänglig för att uppfylla utsläpps- och miljöföreskrifter.
Datorprogram gör det möjligt att modellera och prototypa tätningar före tillverkning för att bekräfta hur de hanterar specifika driftsförhållanden innan de installeras ute i fält. Designkapaciteten för tätningstillverkning och tekniken för tätningsmaterial har utvecklats så pass mycket att de kan utvecklas för en en-till-en-anpassning för en processapplikation.
Dagens datormodelleringsprogram och teknik möjliggör användning av 3D-konstruktionsgranskning, finita elementanalys (FEA), beräkningsvätskedynamik (CFD), stelkroppsanalys och termografidiagnostikprogram som inte var lättillgängliga tidigare eller var för kostsamma för frekvent användning med tidigare 2D-ritning. Dessa framsteg inom modelleringstekniker har ökat konstruktionstillförlitligheten hos mekaniska tätningar.
Dessa program och teknologier har banat väg för designen av standardpatrontätningar med mycket mer robusta komponenter. Bland annat har man tagit bort fjädrar och dynamiska O-ringar från processvätskan och gjort flexibel statorteknik till det självklara valet.
TESTFÖRMÅGA FÖR ANPASSAD DESIGN
Införandet av standardpatrontätningar har bidragit avsevärt till ökad tillförlitlighet hos tätningssystem genom deras robusthet och enkla installation. Denna robusthet möjliggör ett bredare spektrum av tillämpningsförhållanden med tillförlitlig prestanda.
Dessutom har snabbare design och tillverkning av specialdesignade tätningssystem möjliggjort "finjustering" för varierande pumpkrav. Anpassning kan göras antingen genom ändringar i själva tätningen eller, enklare, genom hjälpsystemkomponenter som en rörledningsplan. Förmågan att kontrollera tätningsmiljön under varierande driftsförhållanden med hjälp av ett stödsystem eller rörledningsplaner är mycket avgörande för tätningarnas prestanda och tillförlitlighet.
En naturlig utveckling skedde också i form av fler specialdesignade pumpar, med en motsvarande anpassad mekanisk tätning. Idag kan en mekanisk tätning snabbt konstrueras och testas för alla typer av processförhållanden eller pumpegenskaper. Tätningsytorna, tätningskammarens dimensionsparametrar och hur tätningen passar in i tätningskammaren kan konstrueras och tillverkas för en specialanpassning för ett brett spektrum av tillämpningar. Uppdatering av standarder som American Petroleum Institute (API) Standard 682 har också lett till ökad tillförlitlighet hos tätningarna genom krav som validerar tätningsdesign, material och funktionalitet.
EN SKRÄDDARSYDD PASSFORM
Tätningsindustrin kämpar dagligen med att tätningstekniken blir en kommodifiering. Alltför många köpare tror att "en tätning är en tätning är en tätning". Standardpumpar kan ofta använda samma grundläggande tätning. Men när de installeras och tillämpas under specifika processförhållanden implementeras ofta någon typ av anpassning i tätningssystemet för att uppnå den erforderliga tillförlitligheten under den specifika uppsättningen driftsförhållanden och kemiska processer.
Även med samma standardpatrondesign finns det ett brett utbud av anpassningsmöjligheter, från ett urval av materialkomponenter till den rörledningsplan som används. Vägledning om valet av komponenter i tätningssystemet från tätningstillverkaren är avgörande för att uppnå den prestandanivå och övergripande tillförlitlighet som behövs. Denna typ av anpassning kan göra det möjligt för mekaniska tätningar att förlänga normal användning upp till 30 till 60 månaders MTBR istället för 24 månader.
Med denna metod kan slutanvändarna vara säkra på att de får ett tätningssystem som är utformat för deras specifika tillämpning, form och funktion. Funktionen ger slutanvändaren den kunskap som krävs om pumpens drift innan den installeras. Det är inte nödvändigt att gissa hur pumpen fungerar eller om den kan hantera tillämpningen.
PÅLITLIG DESIGN
Medan de flesta processoperatörer utför samma funktioner, är tillämpningarna inte desamma. Processer körs med olika hastigheter, olika temperaturer och olika viskositeter, med olika driftsprocedurer och olika pumpkonfigurationer.
Genom åren har den mekaniska tätningsindustrin introducerat betydande innovationer som har minskat tätningarnas känslighet för varierande driftsförhållanden och lett till en ökad tillförlitlighet. Detta innebär att om en slutanvändare saknar övervakningsinstrument för att ge varningar för vibrationer, temperatur, lager- och motorbelastningar, kommer dagens tätningar i de flesta fall fortfarande att utföra sina primära funktioner.
SLUTSATS
Genom tillförlitlighetsteknik, materialförbättringar, datorstödd design och avancerade tillverkningstekniker fortsätter mekaniska tätningar att bevisa sitt värde och sin tillförlitlighet. Trots förändrade utsläpps- och inneslutningskontroller samt säkerhets- och exponeringsgränser har tätningarna legat steget före de utmanande kraven. Det är därför mekaniska tätningar fortfarande är det föredragna valet inom processindustrin.
Publiceringstid: 30 juni 2022