A tengelytömítés-iparban gyakoribbak a kompresszorok légtömítési technológiájából átvett kettős nyomásfokozó szivattyú légtömítések. Ezek a tömítések biztosítják, hogy a szivattyúzott folyadék nulla mértékben jutjon a légkörbe, kisebb súrlódási ellenállást biztosítanak a szivattyútengelyen, és egyszerűbb tartórendszerrel működnek. Ezek az előnyök alacsonyabb teljes megoldási életciklus-költséget eredményeznek.
Ezek a tömítések úgy működnek, hogy egy külső nyomás alatti gázforrást vezetnek be a belső és a külső tömítőfelületek közé. A tömítőfelület sajátos topográfiája további nyomást gyakorol a zárógázra, ami a tömítőfelület elválását okozza, és a tömítőfelület a gázfilmben lebeg. A súrlódási veszteségek alacsonyak, mivel a tömítőfelületek már nem érintkeznek. A zárógáz alacsony áramlási sebességgel halad át a membránon, szivárgások formájában fogyasztja el a zárógázt, amelynek nagy része a külső tömítőfelületeken keresztül szivárog a légkörbe. A maradék beszivárog a tömítőkamrába, és végül a technológiai áram elsodorja.
Minden kettős hermetikus tömítéshez nyomás alatt álló folyadékra (folyadékra vagy gázra) van szükség a mechanikus tömítés szerelvényének belső és külső felületei között. Egy tartórendszerre van szükség ahhoz, hogy ezt a folyadékot a tömítéshez juttassa. Ezzel szemben egy folyadékkal kenésű nyomásos kettős tömítésben a zárófolyadék a tartályból a mechanikus tömítésen keresztül kering, ahol keni a tömítés felületeit, elnyeli a hőt, és visszatér a tartályba, ahol el kell vezetnie az elnyelt hőt. Ezek a folyadékkal kenhető kettős tömítés tartórendszerek összetettek. A hőterhelés a technológiai nyomással és hőmérséklettel együtt növekszik, és megbízhatósági problémákat okozhat, ha nem megfelelően számítják ki és állítják be.
A sűrített levegős kettős tömítést támogató rendszer kevés helyet foglal, nem igényel hűtővizet és kevés karbantartást. Ezenkívül, ha megbízható védőgázforrás áll rendelkezésre, a megbízhatósága független a folyamatnyomástól és -hőmérséklettől.
A kettős nyomású szivattyú légtömítések egyre növekvő piaci elterjedése miatt az Amerikai Kőolajintézet (API) az API 682 második kiadásának részeként hozzáadta a 74-es programot.
74 A programtámogató rendszer jellemzően panelre szerelt mérőeszközök és szelepek egy készlete, amelyek átfúvatják a zárógázt, szabályozzák az áramlási nyomást, valamint mérik a nyomást és a gázáramlást a mechanikus tömítésekhez. A zárógáz útját a Plan 74 panelen keresztül követve az első elem a visszacsapó szelep. Ez lehetővé teszi a zárógáz-ellátás leválasztását a tömítésről a szűrőelem cseréje vagy a szivattyú karbantartása esetén. A zárógáz ezután egy 2-3 mikrométeres (µm) koaleszcens szűrőn halad át, amely felfogja a folyadékokat és a részecskéket, amelyek károsíthatják a tömítés felületének topográfiai jellemzőit, gázfilmet képezve a tömítés felületén. Ezt követi egy nyomásszabályozó és egy manométer, amely a zárógáz-ellátás nyomását állítja be a mechanikus tömítéshez.
A kettős nyomású szivattyú gáztömítései megkövetelik, hogy a zárógáz tápnyomása elérje vagy meghaladja a tömítőkamrában lévő maximális nyomásnál magasabb minimális nyomáskülönbséget. Ez a minimális nyomásesés a tömítés gyártójától és típusától függően változik, de jellemzően 30 font/négyzethüvelyk (psi) körül van. A nyomáskapcsoló a zárógáz tápnyomásával kapcsolatos problémák észlelésére és riasztásra szolgál, ha a nyomás a minimális érték alá esik.
A tömítés működését a zárógáz áramlása szabályozza egy áramlásmérő segítségével. A mechanikus tömítésgyártók által jelentett tömítőgáz áramlási sebességektől való eltérések csökkent tömítési teljesítményre utalnak. A csökkent zárógáz áramlás oka lehet a szivattyú forgása vagy a folyadék tömítőfelületre történő migrációja (szennyezett zárógázból vagy technológiai folyadékból).
Az ilyen események után gyakran megsérülnek a tömítőfelületek, majd megnő a zárógáz áramlása. A szivattyúban fellépő nyomáslökések vagy a zárógáz nyomásának részleges elvesztése szintén károsíthatja a tömítőfelületet. A nagy áramlási sebességű riasztások segítségével meghatározható, hogy mikor van szükség beavatkozásra a nagy gázáramlás korrigálása érdekében. A nagy áramlási sebességű riasztás alapértéke jellemzően a normál zárógáz áramlás 10-100-szorosa között van, amelyet általában nem a mechanikus tömítés gyártója határoz meg, hanem attól függ, hogy a szivattyú mennyi gázszivárgást tolerál.
Hagyományosan változtatható nyomású áramlásmérőket használtak, és nem ritka, hogy az alacsony és magas tartományú áramlásmérőket sorba kötik. Ezután egy nagy áramláskapcsoló szerelhető a nagy tartományú áramlásmérőre, amely magas áramlási riasztást ad. A változtatható átmérőjű áramlásmérők csak bizonyos gázokra, bizonyos hőmérsékleteken és nyomásokon kalibrálhatók. Más körülmények között, például nyári és téli hőmérséklet-ingadozás esetén, a kijelzett áramlási sebesség nem tekinthető pontos értéknek, de közel van a tényleges értékhez.
Az API 682 4. kiadásának megjelenésével az áramlás- és nyomásmérés az analógról a digitálisra, helyi leolvasással váltott át. A digitális áramlásmérők használhatók változó átmérőjű áramlásmérőként, amelyek az úszó helyzetét digitális jelekké alakítják, vagy tömegárammérőként, amelyek automatikusan a tömegáramot térfogatárammá alakítják. A tömegáram-távadók megkülönböztető jellemzője, hogy olyan kimeneteket biztosítanak, amelyek kompenzálják a nyomást és a hőmérsékletet, hogy valódi áramlást biztosítsanak standard légköri körülmények között. A hátrányuk, hogy ezek az eszközök drágábbak, mint a változó átmérőjű áramlásmérők.
Az áramlásmérők használatának problémája olyan jeladó megtalálása, amely képes mérni a zárógáz áramlását normál üzem közben és nagy áramlási riasztási pontokon. Az áramlásérzékelők maximális és minimális értékekkel rendelkeznek, amelyeket pontosan le lehet olvasni. Nulla áramlás és minimális érték között a kimeneti áramlás nem biztos, hogy pontos. A probléma az, hogy ahogy egy adott áramlásmérő modell maximális áramlási sebessége növekszik, úgy a minimális áramlási sebesség is növekszik.
Az egyik megoldás két távadó használata (egy alacsony frekvenciájú és egy magas frekvenciájú), de ez egy drága lehetőség. A második módszer egy áramlásérzékelő használata a normál üzemi áramlási tartományhoz, és egy nagy áramlású kapcsoló használata egy nagy tartományú analóg áramlásmérővel. Az utolsó alkatrész, amelyen a zárógáz áthalad, a visszacsapó szelep, mielőtt a zárógáz elhagyja a panelt és csatlakozik a mechanikus tömítéshez. Ez azért szükséges, hogy megakadályozza a szivattyúzott folyadék visszaáramlását a panelbe és a műszer károsodását rendellenes folyamatzavarok esetén.
A visszacsapó szelepnek alacsony nyitási nyomással kell rendelkeznie. Ha a kiválasztás rossz, vagy ha a kettős nyomású szivattyú légtömítésének alacsony a zárógáz áramlása, akkor látható, hogy a zárógáz áramlásának pulzációját a visszacsapó szelep nyitása és visszazárása okozza.
Általában az üzemi nitrogént használják zárógázként, mivel könnyen hozzáférhető, inert, és nem okoz semmilyen káros kémiai reakciót a szivattyúzott folyadékban. Nem elérhető inert gázok, például argon is használhatók. Azokban az esetekben, amikor a szükséges védőgáz nyomása nagyobb, mint az üzemi nitrogén nyomása, egy nyomásfokozó növelheti a nyomást, és a nagynyomású gázt a Plan 74 panel bemenetéhez csatlakoztatott tartályban tárolhatja. A palackozott nitrogénpalackok általában nem ajánlottak, mivel az üres palackokat folyamatosan teli palackokra kell cserélni. Ha a tömítés minősége romlik, a palack gyorsan kiüríthető, ami a szivattyú leállását okozhatja, megakadályozva a mechanikus tömítés további károsodását és meghibásodását.
A folyadékzáró rendszerekkel ellentétben a Plan 74 tartórendszerek nem igénylik a mechanikus tömítések közelségét. Az egyetlen kikötés itt a kis átmérőjű cső megnyúlt szakasza. Nagy áramlási időszakokban (a tömítés lebomlása) nyomásesés léphet fel a csőben a Plan 74 panel és a tömítés között, ami csökkenti a tömítés számára rendelkezésre álló zárónyomást. A cső méretének növelése megoldhatja ezt a problémát. A Plan 74 paneleket általában egy állványra szerelik, kényelmes magasságban a szelepek vezérléséhez és a műszerek leolvasásához. A konzol a szivattyú alaplapjára vagy a szivattyú mellé szerelhető anélkül, hogy zavarná a szivattyú ellenőrzését és karbantartását. Kerülje a botlásveszélyt a Plan 74 paneleket mechanikus tömítésekkel összekötő csöveken/csöveken.
A két mechanikus tömítéssel (a szivattyú mindkét végén egy-egy) ellátott csapágyközi szivattyúk esetében nem ajánlott külön panelt és külön zárógáz-kimenetet használni minden egyes mechanikus tömítéshez. Az ajánlott megoldás egy különálló Plan 74 panel használata minden tömítéshez, vagy egy két kimenettel rendelkező Plan 74 panel használata, mindegyikhez saját áramlásmérők és áramláskapcsolók. Hideg telek esetén szükségessé válhat a Plan 74 panelek téliesítése. Ez elsősorban a panel elektromos berendezéseinek védelme érdekében történik, általában a panel szekrénybe helyezésével és fűtőelemek hozzáadásával.
Érdekes jelenség, hogy a zárógáz áramlási sebessége a zárógáz betáplálási hőmérsékletének csökkenésével növekszik. Ez általában észrevétlen marad, de hideg teleken vagy a nyár és a tél közötti nagy hőmérséklet-különbségű helyeken észrevehetővé válhat. Bizonyos esetekben szükség lehet a magas áramlási riasztás alapértékének módosítására a téves riasztások elkerülése érdekében. A panel légcsatornáit és az összekötő csöveket/csöveket a Plan 74 panelek üzembe helyezése előtt légteleníteni kell. Ez a legegyszerűbben úgy érhető el, hogy egy légtelenítő szelepet helyeznek el a mechanikus tömítés csatlakozásánál vagy annak közelében. Ha nincs légtelenítő szelep, a rendszer légteleníthető a cső/cső mechanikus tömítésről való leválasztásával, majd a légtelenítés utáni visszacsatlakoztatásával.
Miután a Plan 74 paneleket csatlakoztatta a tömítésekhez, és ellenőrizte az összes csatlakozás szivárgását, a nyomásszabályozó beállítható az alkalmazásban beállított nyomásra. A panelnek nyomás alatt álló zárógázt kell biztosítania a mechanikus tömítéshez, mielőtt a szivattyút feltöltené technológiai folyadékkal. A Plan 74 tömítések és panelek akkor indíthatók el, amikor a szivattyú üzembe helyezése és légtelenítése befejeződött.
A szűrőelemet egy hónap üzem után, vagy ha nem talál szennyeződést, félévente ellenőrizni kell. A szűrőcsere intervalluma a szállított gáz tisztaságától függ, de nem haladhatja meg a három évet.
A zárógáz mennyiségét a rutinszerű ellenőrzések során ellenőrizni és rögzíteni kell. Ha a visszacsapó szelep nyitása és zárása által okozott zárólevegő-áramlás pulzációja elég nagy ahhoz, hogy magas áramlási riasztást váltson ki, akkor ezeket a riasztási értékeket növelni kell a téves riasztások elkerülése érdekében.
A leszerelés fontos lépése, hogy a védőgáz leválasztása és nyomásmentesítése legyen az utolsó lépés. Először is le kell szigetelni és nyomásmentesíteni kell a szivattyúházat. Miután a szivattyú biztonságos állapotba került, a védőgáz ellátó nyomása kikapcsolható, és a gáznyomás eltávolítható a Plan 74 panelt a mechanikus tömítéssel összekötő csővezetékből. A karbantartási munkák megkezdése előtt engedje le az összes folyadékot a rendszerből.
A kettős nyomású szivattyús légtömítések a Plan 74 tartórendszerekkel kombinálva nulla emissziós tengelytömítési megoldást, alacsonyabb tőkebefektetést (a folyadékzáró rendszerekkel ellátott tömítésekhez képest), csökkentett életciklus-költségeket, kis tartórendszer-lábnyomot és minimális szervizigényt biztosítanak az üzemeltetőknek.
A legjobb gyakorlatoknak megfelelően telepítve és üzemeltetve ez a tárolási megoldás hosszú távú megbízhatóságot biztosíthat, és növelheti a forgó berendezések rendelkezésre állását.
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 a John Crane termékcsoport-menedzsere. Savage mérnöki alapdiplomáját a Sydney-i Egyetemen (Ausztrália) szerezte. További információkért látogasson el a johncrane.com weboldalra.
Közzététel ideje: 2022. szeptember 8.