Dobbelt boosterpumpelufttætninger, tilpasset fra kompressorlufttætningsteknologi, er mere almindelige i akseltætningsindustrien.Disse tætninger giver ingen udledning af den pumpede væske til atmosfæren, giver mindre friktionsmodstand på pumpeakslen og arbejder med et enklere støttesystem.Disse fordele giver en lavere samlet løsnings livscyklusomkostning.
Disse tætninger virker ved at indføre en ekstern kilde af trykgas mellem de indre og ydre tætningsflader.Den særlige topografi af tætningsoverfladen lægger yderligere tryk på barrieregassen, hvilket får tætningsoverfladen til at adskille, hvilket får tætningsoverfladen til at flyde i gasfilmen.Friktionstabet er lavt, da tætningsfladerne ikke længere rører hinanden.Barrieregassen passerer gennem membranen med en lav strømningshastighed og forbruger barrieregassen i form af lækager, hvoraf de fleste lækker til atmosfæren gennem de ydre tætningsflader.Resten siver ind i tætningskammeret og bliver til sidst båret væk af processtrømmen.
Alle dobbelte hermetiske tætninger kræver en væske under tryk (væske eller gas) mellem de indre og ydre overflader af den mekaniske tætningsenhed.Et støttesystem er påkrævet for at levere denne væske til tætningen.I modsætning hertil cirkulerer barrierevæske i en dobbelttætning med væskesmurt tryk fra reservoiret gennem den mekaniske tætning, hvor det smører tætningsoverfladerne, absorberer varme og vender tilbage til reservoiret, hvor det skal sprede den absorberede varme.Disse understøtningssystemer med dobbelt forsegling med væsketryk er komplekse.Termiske belastninger stiger med procestryk og temperatur og kan forårsage pålidelighedsproblemer, hvis de ikke beregnes og indstilles korrekt.
Trykluftens dobbelttætningsstøttesystem fylder lidt, kræver intet kølevand og kræver kun lidt vedligeholdelse.Når en pålidelig kilde til beskyttelsesgas er tilgængelig, er dens pålidelighed desuden uafhængig af procestryk og temperatur.
På grund af den voksende udbredelse af lufttætninger med dobbelttrykspumper på markedet tilføjede American Petroleum Institute (API) Program 74 som en del af udgivelsen af den anden udgave af API 682.
74 Et programstøttesystem er typisk et sæt panelmonterede målere og ventiler, der renser barrieregassen, regulerer nedstrømstrykket og måler tryk og gasflow til mekaniske tætninger.Følger barrieregassens vej gennem Plan 74-panelet, er det første element kontraventilen.Dette gør det muligt at isolere barrieregasforsyningen fra tætningen til udskiftning af filterelement eller pumpevedligeholdelse.Barrieregassen passerer derefter gennem et 2 til 3 mikrometer (µm) koalesceringsfilter, der fanger væsker og partikler, der kan beskadige tætningsoverfladens topografiske træk, hvilket skaber en gasfilm på overfladen af tætningsoverfladen.Dette efterfølges af en trykregulator og et manometer til indstilling af trykket af barrieregasforsyningen til den mekaniske tætning.
Dobbelttrykspumpegastætninger kræver, at barrieregasforsyningstrykket opfylder eller overstiger et minimumsdifferenstryk over det maksimale tryk i tætningskammeret.Dette minimale trykfald varierer afhængigt af tætningsproducent og -type, men er typisk omkring 30 pund per kvadrattomme (psi).Pressostaten bruges til at detektere eventuelle problemer med barrieregasforsyningstrykket og afgive en alarm, hvis trykket falder til under minimumsværdien.
Driften af tætningen styres af barrieregasstrømmen ved hjælp af en flowmåler.Afvigelser fra tætningsgasstrømningshastigheder rapporteret af producenter af mekaniske tætninger indikerer reduceret tætningsydelse.Reduceret barrieregasstrøm kan skyldes pumpens rotation eller væskemigrering til tætningsfladen (fra forurenet barrieregas eller procesvæske).
Ofte, efter sådanne hændelser, sker der skade på tætningsfladerne, og derefter øges barrieregasstrømmen.Trykstød i pumpen eller delvist tab af barrieregastryk kan også beskadige tætningsfladen.Højflowalarmer kan bruges til at bestemme, hvornår der er behov for indgreb for at korrigere høj gasflow.Sætpunktet for en højflowalarm ligger typisk i intervallet 10 til 100 gange den normale barrieregasstrøm, normalt ikke bestemt af producenten af den mekaniske tætning, men afhænger af hvor meget gaslækage pumpen kan tåle.
Traditionelt er flowmålere med variabel gauge blevet brugt, og det er ikke ualmindeligt, at lav- og højområdeflowmålere er serieforbundne.En højflow-afbryder kan derefter installeres på high-range flowmåleren for at give en højflowalarm.Flowmålere med variabelt areal kan kun kalibreres for bestemte gasser ved bestemte temperaturer og tryk.Ved drift under andre forhold, såsom temperatursvingninger mellem sommer og vinter, kan den viste flowhastighed ikke betragtes som en nøjagtig værdi, men er tæt på den faktiske værdi.
Med udgivelsen af API 682 4. udgave er flow- og trykmålinger flyttet fra analog til digital med lokale aflæsninger.Digitale flowmålere kan bruges som flowmålere med variabelt areal, som konverterer flydeposition til digitale signaler, eller masseflowmålere, som automatisk konverterer masseflow til volumenflow.Det kendetegn ved massestrømstransmittere er, at de giver output, der kompenserer for tryk og temperatur for at give ægte flow under standard atmosfæriske forhold.Ulempen er, at disse enheder er dyrere end flowmålere med variabelt areal.
Problemet med at bruge en flowtransmitter er at finde en transmitter, der er i stand til at måle barrieregasflow under normal drift og ved alarmpunkter med højt flow.Flowsensorer har maksimum- og minimumværdier, der kan aflæses nøjagtigt.Mellem nul flow og minimumsværdien er udgangsflowet muligvis ikke nøjagtigt.Problemet er, at efterhånden som den maksimale flowhastighed for en bestemt flowtransducermodel stiger, stiger den minimale flowhastighed også.
En løsning er at bruge to sendere (en lavfrekvent og en højfrekvent), men det er en dyr løsning.Den anden metode er at bruge en flowsensor til det normale driftsflowområde og bruge en højflowkontakt med en analog flowmåler med højt område.Den sidste komponent, som barrieregassen passerer igennem, er kontraventilen, før barrieregassen forlader panelet og forbindes til den mekaniske tætning.Dette er nødvendigt for at forhindre tilbagestrømning af pumpet væske ind i panelet og beskadigelse af instrumentet i tilfælde af unormale procesforstyrrelser.
Kontraventilen skal have et lavt åbningstryk.Hvis valget er forkert, eller hvis lufttætningen på dobbelttrykspumpen har lavt spærregasflow, kan det ses, at spærregasstrømmens pulsering er forårsaget af åbning og genanbringelse af kontraventilen.
Generelt bruges plantekvælstof som en barrieregas, fordi det er let tilgængeligt, inert og ikke forårsager uønskede kemiske reaktioner i den pumpede væske.Inerte gasser, der ikke er tilgængelige, såsom argon, kan også bruges.I tilfælde, hvor det påkrævede beskyttelsesgastryk er større end anlæggets nitrogentryk, kan en trykforøger øge trykket og opbevare højtryksgassen i en modtager, der er tilsluttet Plan 74 panelindløbet.Nitrogenflasker på flaske anbefales generelt ikke, da de kræver konstant udskiftning af tomme cylindre med fulde.Hvis kvaliteten af forseglingen forringes, kan flasken hurtigt tømmes, hvilket får pumpen til at stoppe for at forhindre yderligere beskadigelse og svigt af den mekaniske tætning.
I modsætning til væskebarrieresystemer kræver Plan 74 støttesystemer ikke tæt på mekaniske tætninger.Den eneste advarsel her er den aflange sektion af røret med lille diameter.Et trykfald mellem Plan 74-panelet og tætningen kan forekomme i røret i perioder med højt flow (tætningsnedbrydning), hvilket reducerer det barrieretryk, der er tilgængeligt for tætningen.Forøgelse af rørets størrelse kan løse dette problem.Som regel er Plan 74 paneler monteret på et stativ i en bekvem højde til styring af ventiler og aflæsning af instrumentaflæsninger.Beslaget kan monteres på pumpens bundplade eller ved siden af pumpen uden at forstyrre pumpens inspektion og vedligeholdelse.Undgå snublefare på rør/rør, der forbinder Plan 74 paneler med mekanisk tætning.
For mellemlejede pumper med to mekaniske tætninger, en i hver ende af pumpen, anbefales det ikke at bruge ét panel og separat barrieregasudløb til hver mekanisk tætning.Den anbefalede løsning er at bruge et separat Plan 74 panel til hver tætning eller et Plan 74 panel med to udgange, hver med sit eget sæt flowmålere og flowkontakter.I områder med kolde vintre kan det være nødvendigt at overvintre Plan 74 panelerne.Dette gøres primært for at beskytte panelets elektriske udstyr, normalt ved at indkapsle panelet i skabet og tilføje varmeelementer.
Et interessant fænomen er, at barrieregasstrømningshastigheden stiger med faldende barrieregastilførselstemperatur.Dette går normalt ubemærket hen, men kan blive mærkbart på steder med kolde vintre eller store temperaturforskelle mellem sommer og vinter.I nogle tilfælde kan det være nødvendigt at justere indstillingspunktet for højflowalarm for at forhindre falske alarmer.Panelluftkanaler og forbindelsesrør/-rør skal skylles, før Plan 74-paneler tages i brug.Dette opnås nemmest ved at tilføje en udluftningsventil ved eller i nærheden af den mekaniske tætningsforbindelse.Hvis en udluftningsventil ikke er tilgængelig, kan systemet renses ved at afbryde røret/røret fra den mekaniske tætning og derefter tilslutte det igen efter udrensning.
Efter at have tilsluttet Plan 74 panelerne til tætningerne og kontrolleret alle forbindelser for lækager, kan trykregulatoren nu justeres til det indstillede tryk i applikationen.Panelet skal tilføre trykbarrieregas til den mekaniske tætning, før pumpen fyldes med procesvæske.Plan 74 tætninger og paneler er klar til at starte, når pumpens idriftsættelse og udluftningsprocedurer er afsluttet.
Filterelementet skal efterses efter en måneds drift eller hver sjette måned, hvis der ikke konstateres forurening.Filterudskiftningsintervallet afhænger af renheden af den leverede gas, men bør ikke overstige tre år.
Spærregashastigheder bør kontrolleres og registreres under rutineinspektioner.Hvis barriereluftstrømmens pulsering forårsaget af kontraventilens åbning og lukning er stor nok til at udløse en højflowalarm, skal disse alarmværdier muligvis øges for at undgå falske alarmer.
Et vigtigt skridt i nedlukningen er, at isolering og trykaflastning af beskyttelsesgassen skal være det sidste trin.Først skal du isolere og tage trykket af pumpehuset.Når pumpen er i en sikker tilstand, kan beskyttelsesgasforsyningstrykket slukkes, og gastrykket fjernes fra rørene, der forbinder Plan 74-panelet med den mekaniske tætning.Tøm al væske fra systemet, før der påbegyndes vedligeholdelsesarbejde.
Dobbelttrykspumpelufttætninger kombineret med Plan 74 støttesystemer giver operatører en akseltætningsløsning uden emission, lavere kapitalinvestering (sammenlignet med tætninger med væskebarrieresystemer), reducerede livscyklusomkostninger, lille støttesystems fodaftryk og minimale servicekrav.
Når den installeres og betjenes i overensstemmelse med bedste praksis, kan denne indeslutningsløsning give langsigtet pålidelighed og øge tilgængeligheden af roterende udstyr.
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 er produktgruppechef hos John Crane.Savage har en Bachelor of Science in Engineering fra University of Sydney, Australien.Besøg johncrane.com for mere information.
Indlægstid: 08-09-2022