Dvostruke zračne zaptivke pumpe za povišenje tlaka, prilagođene tehnologiji zaptivača zraka kompresora, češće su u industriji zaptivki vratila.Ove zaptivke obezbeđuju nulto ispuštanje pumpane tečnosti u atmosferu, obezbeđuju manji otpor trenja na vratilu pumpe i rade sa jednostavnijim sistemom potpore.Ove prednosti pružaju niže ukupne troškove životnog ciklusa rješenja.
Ove zaptivke rade uvođenjem vanjskog izvora plina pod pritiskom između unutrašnje i vanjske površine zaptivanja.Specifična topografija zaptivne površine stvara dodatni pritisak na gas za prepreku, uzrokujući da se zaptivna površina odvaja, uzrokujući da površina za zaptivanje lebdi u plinskom filmu.Gubici trenja su niski jer se zaptivne površine više ne dodiruju.Barijerni plin prolazi kroz membranu malim protokom, trošeći zaprečni plin u obliku curenja, od kojih većina curi u atmosferu kroz vanjske zaptivne površine.Ostatak prodire u komoru za zaptivanje i na kraju se odnese procesnom strujom.
Sve dvostruke hermetičke zaptivke zahtevaju fluid pod pritiskom (tečnost ili gas) između unutrašnje i spoljašnje površine sklopa mehaničke zaptivke.Za isporuku ove tečnosti do zaptivke potreban je sistem podrške.Nasuprot tome, u dvostrukom zaptivaču pod pritiskom podmazanom tečnošću, zaštitna tečnost cirkuliše iz rezervoara kroz mehaničku zaptivku, gde podmazuje površine zaptivača, apsorbuje toplotu i vraća se u rezervoar gde treba da odvede apsorbovanu toplotu.Ovi sistemi za podršku dvostrukog zaptivača pod pritiskom fluida su složeni.Toplotna opterećenja rastu s procesnim tlakom i temperaturom i mogu uzrokovati probleme s pouzdanošću ako nisu pravilno izračunata i podešena.
Dvostruki sistem potpore komprimovanog vazduha zauzima malo prostora, ne zahteva vodu za hlađenje i zahteva malo održavanja.Osim toga, kada je dostupan pouzdan izvor zaštitnog plina, njegova pouzdanost je neovisna o tlaku i temperaturi procesa.
Zbog sve većeg usvajanja zračnih zaptivki pumpe s dvostrukim pritiskom na tržištu, Američki institut za naftu (API) dodao je Program 74 kao dio objavljivanja drugog izdanja API 682.
74 Sistem podrške za program je tipično skup mjerača i ventila montiranih na panelu koji pročišćavaju zaporni plin, regulišu nizvodni pritisak i mjere pritisak i protok gasa do mehaničkih zaptivača.Prateći putanju zaštitnog gasa kroz panel Plan 74, prvi element je nepovratni ventil.Ovo omogućava da se dovod zaštitnog gasa izoluje od brtve radi zamene filterskog elementa ili održavanja pumpe.Barijerni plin zatim prolazi kroz 2 do 3 mikrometra (µm) koalescencijski filter koji zadržava tekućine i čestice koje mogu oštetiti topografske karakteristike površine zaptivača, stvarajući plinski film na površini površine zaptivača.Zatim slijede regulator tlaka i manometar za podešavanje tlaka dovoda zaštitnog plina na mehaničku zaptivku.
Gasne zaptivke pumpe sa dvostrukim pritiskom zahtevaju da pritisak dovodnog gasa barijere zadovolji ili premaši minimalni diferencijalni pritisak iznad maksimalnog pritiska u komori zaptivke.Ovaj minimalni pad pritiska zavisi od proizvođača i tipa brtve, ali je obično oko 30 funti po kvadratnom inču (psi).Prekidač pritiska se koristi za otkrivanje bilo kakvih problema sa dovodnim tlakom zaštitnog plina i oglašavanje alarma ako tlak padne ispod minimalne vrijednosti.
Rad zaptivke se kontroliše protokom zaštitnog gasa pomoću merača protoka.Odstupanja od brzina protoka zaptivnog gasa koje su prijavili proizvođači mehaničkih zaptivača ukazuju na smanjene performanse zaptivanja.Smanjeni protok zaštitnog gasa može biti posledica rotacije pumpe ili migracije fluida na površinu zaptivke (od kontaminiranog zaštitnog gasa ili procesnog fluida).
Često nakon takvih događaja dolazi do oštećenja brtvenih površina, a zatim se povećava protok zaštitnog plina.Prenaponi tlaka u pumpi ili djelomični gubitak tlaka barijernog plina također mogu oštetiti zaptivnu površinu.Alarmi visokog protoka se mogu koristiti za određivanje kada je potrebna intervencija za ispravljanje visokog protoka gasa.Zadana vrijednost za alarm visokog protoka je tipično u rasponu od 10 do 100 puta od normalnog protoka zaštitnog plina, obično nije određena od strane proizvođača mehaničke zaptivke, ali ovisi o tome koliko curenja plina pumpa može tolerirati.
Korišteni su tradicionalno promjenjivi mjerači protoka i nije neuobičajeno da se mjerači protoka niskog i visokog dometa spajaju u seriju.Prekidač visokog protoka se tada može instalirati na merač protoka visokog opsega kako bi dao alarm visokog protoka.Mjerači protoka s varijabilnom površinom mogu se kalibrirati samo za određene plinove pri određenim temperaturama i pritiscima.Kada se radi u drugim uslovima, kao što su temperaturne fluktuacije između leta i zime, prikazani protok se ne može smatrati tačnom vrednošću, ali je blizak stvarnoj vrednosti.
Sa izdavanjem API 682 4. izdanje, mjerenja protoka i tlaka su prešla s analognog na digitalna s lokalnim očitanjima.Digitalni mjerači protoka mogu se koristiti kao mjerači protoka varijabilne površine, koji konvertuju plutajuću poziciju u digitalne signale, ili mjerači masenog protoka, koji automatski pretvaraju maseni protok u zapreminski protok.Prepoznatljiva karakteristika transmitera masenog protoka je da oni daju izlaze koji kompenzuju pritisak i temperaturu da bi se obezbedio pravi protok u standardnim atmosferskim uslovima.Nedostatak je što su ovi uređaji skuplji od mjerača protoka varijabilne površine.
Problem s korištenjem transmitera protoka je pronaći transmiter koji može mjeriti protok zaštitnog gasa tokom normalnog rada i na alarmnim tačkama visokog protoka.Senzori protoka imaju maksimalne i minimalne vrijednosti koje se mogu precizno očitati.Između nultog protoka i minimalne vrijednosti, izlazni protok možda neće biti tačan.Problem je u tome što se povećava maksimalni protok za određeni model pretvarača protoka, povećava se i minimalni protok.
Jedno rješenje je korištenje dva predajnika (jedan niskofrekventni i jedan visokofrekventni), ali ovo je skupa opcija.Druga metoda je korištenje senzora protoka za normalan radni opseg protoka i korištenje prekidača visokog protoka sa analognim mjeračem protoka visokog opsega.Posljednja komponenta kroz koju prolazi zaporni plin je nepovratni ventil prije nego što zaprečni plin napusti ploču i spoji se na mehaničku brtvu.Ovo je neophodno kako bi se spriječio povratni tok pumpane tekućine u ploču i oštećenje instrumenta u slučaju abnormalnih smetnji u procesu.
Nepovratni ventil mora imati nizak pritisak otvaranja.Ako je odabir pogrešan, ili ako zračna zaptivka pumpe s dvostrukim tlakom ima nizak protok barijernog plina, može se vidjeti da je pulsiranje protoka zaštitnog plina uzrokovano otvaranjem i ponovnim postavljanjem nepovratnog ventila.
Općenito, biljni dušik se koristi kao gas za prepreku jer je lako dostupan, inertan i ne izaziva nikakve štetne kemijske reakcije u dizanoj tekućini.Mogu se koristiti i inertni gasovi koji nisu dostupni, kao što je argon.U slučajevima kada je potreban pritisak zaštitnog gasa veći od pritiska azota u postrojenju, pojačivač pritiska može povećati pritisak i skladištiti gas visokog pritiska u prijemniku spojenom na ulaz panela Plan 74.Flaširane boce azota se generalno ne preporučuju jer zahtevaju stalnu zamenu praznih boca punim.Ako se kvalitet brtve pogorša, boca se može brzo isprazniti, uzrokujući zaustavljanje pumpe kako bi se spriječila daljnja oštećenja i kvar mehaničke brtve.
Za razliku od sistema barijere za tečnost, sistemi podrške Plan 74 ne zahtevaju blisku blizinu mehaničkim zaptivačima.Jedino upozorenje ovdje je izduženi dio cijevi malog promjera.Pad pritiska između panela Plan 74 i zaptivke može se desiti u cevi tokom perioda visokog protoka (degradacija zaptivke), što smanjuje barijerski pritisak koji je dostupan zaptivaču.Povećanje veličine cijevi može riješiti ovaj problem.Plan 74 paneli se u pravilu postavljaju na postolje na pogodnoj visini za kontrolu ventila i očitavanje očitavanja instrumenta.Nosač se može montirati na osnovnu ploču pumpe ili pored pumpe bez ometanja pregleda i održavanja pumpe.Izbjegavajte opasnost od spoticanja na cijevima/cijevima koje spajaju panele Plan 74 sa mehaničkim zaptivačima.
Za pumpe sa međunosnim ležajevima sa dva mehanička zaptivača, po jedan na svakom kraju pumpe, ne preporučuje se upotreba jedne ploče i odvojenog izlaza za gas za svaku mehaničku zaptivku.Preporučeno rješenje je korištenje zasebnog panela Plan 74 za svaku zaptivku, ili panela Plan 74 sa dva izlaza, svaki sa svojim skupom mjerača protoka i prekidača protoka.U područjima sa hladnim zimama možda će biti potrebno prezimiti panele Plan 74.Ovo se radi prvenstveno kako bi se zaštitila električna oprema panela, obično oblaganjem ploče u ormar i dodavanjem grijaćih elemenata.
Zanimljiv fenomen je da se brzina protoka barijernog gasa povećava sa smanjenjem temperature dovoda barijernog gasa.To obično prođe nezapaženo, ali može postati uočljivo na mjestima sa hladnim zimama ili velikim temperaturnim razlikama između ljeta i zime.U nekim slučajevima može biti potrebno podesiti zadanu tačku alarma visokog protoka kako bi se spriječili lažni alarmi.Panelni vazdušni kanali i priključne cevi/cevi moraju biti pročišćeni pre puštanja panela Plan 74 u rad.To se najlakše postiže dodavanjem ventila za odzračivanje na ili blizu priključka mehaničke brtve.Ako ventil za odzračivanje nije dostupan, sistem se može pročistiti tako što ćete odvojiti cijev/cijev od mehaničke zaptivke, a zatim je ponovo spojiti nakon pročišćavanja.
Nakon spajanja panela Plan 74 na brtve i provjere svih priključaka na curenje, regulator tlaka se sada može podesiti na podešeni tlak u aplikaciji.Panel mora dopremati zaporni gas pod pritiskom do mehaničkog zaptivača pre punjenja pumpe procesnim fluidom.Zaptivke i ploče Plan 74 su spremne za rad kada se završe procedure puštanja pumpe u pogon i odzračivanja.
Filterski element se mora pregledati nakon mjesec dana rada ili svakih šest mjeseci ako se ne pronađe kontaminacija.Interval zamjene filtera ovisit će o čistoći isporučenog plina, ali ne smije biti duži od tri godine.
Stope zaštitnog gasa treba provjeriti i evidentirati tokom rutinskih inspekcija.Ako je pulsiranje protoka zraka u barijeri uzrokovano otvaranjem i zatvaranjem nepovratnog ventila dovoljno veliko da pokrene alarm visokog protoka, ove alarmne vrijednosti će možda trebati povećati kako bi se izbjegli lažni alarmi.
Važan korak u stavljanju van pogona je da izolacija i smanjenje tlaka zaštitnog plina treba da budu posljednji korak.Prvo izolirajte i ispustite pritisak iz kućišta pumpe.Jednom kada je pumpa u bezbednom stanju, pritisak dovoda zaštitnog gasa se može isključiti i pritisak gasa ukloniti iz cevovoda koji povezuje panel Plan 74 sa mehaničkim zaptivačem.Ispustite svu tečnost iz sistema pre početka bilo kakvog održavanja.
Vazdušne zaptivke pumpe sa dvostrukim pritiskom u kombinaciji sa sistemima podrške Plan 74 pružaju operaterima rešenje za zaptivanje vratila sa nultom emisijom, niže kapitalne investicije (u poređenju sa zaptivkama sa sistemima barijere za tečnost), smanjenu cenu životnog ciklusa, mali otisak sistema podrške i minimalne zahteve za servisiranjem.
Kada se instalira i koristi u skladu s najboljom praksom, ovo rješenje za zadržavanje može pružiti dugoročnu pouzdanost i povećati dostupnost rotirajuće opreme.
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 je menadžer grupe proizvoda u John Craneu.Savage je diplomirao inženjerstvo na Univerzitetu u Sidneju, Australija.Za više informacija posjetite johncrane.com.
Vrijeme objave: Sep-08-2022