Двоструке заптивке за појачиваче ваздуха, адаптиране из технологије заптивки за ваздух компресора, чешће су у индустрији заптивки вратила. Ове заптивке обезбеђују нулто испуштање пумпане течности у атмосферу, пружају мањи отпор трења на вратилу пумпе и раде са једноставнијим системом потпоре. Ове предности пружају ниже укупне трошкове животног циклуса решења.
Ови заптивни системи раде тако што уводе спољашњи извор гаса под притиском између унутрашње и спољашње заптивне површине. Посебна топографија заптивне површине врши додатни притисак на заштитни гас, што узрокује одвајање заптивне површине и њено плутање у гасном филму. Губици трења су мали јер се заптивне површине више не додирују. Заштитни гас пролази кроз мембрану малом брзином протока, трошећи га у облику цурења, од којих већина цури у атмосферу кроз спољашње заптивне површине. Остатак продире у комору заптивног система и на крају га односи процесни ток.
Свим двоструким херметичким заптивкама потребан је флуид под притиском (течност или гас) између унутрашње и спољашње површине склопа механичког заптивача. Потребан је систем потпоре да би се овај флуид довео до заптивача. Насупрот томе, код двоструког заптивача под притиском са течним подмазивањем, баријерна течност циркулише из резервоара кроз механички заптивач, где подмазује површине заптивача, апсорбује топлоту и враћа се у резервоар где треба да расипа апсорбовану топлоту. Ови системи потпоре двоструког заптивача под притиском флуида су сложени. Термичка оптерећења се повећавају са процесним притиском и температуром и могу изазвати проблеме са поузданошћу ако се не израчунају и не подесе правилно.
Систем двоструког заптивања компримованим ваздухом заузима мало простора, не захтева воду за хлађење и захтева мало одржавања. Поред тога, када је доступан поуздан извор заштитног гаса, његова поузданост је независна од процесног притиска и температуре.
Због све веће употребе двоструких ваздушних заптивача пумпи са притиском на тржишту, Амерички институт за нафту (АПИ) је додао Програм 74 као део објављивања другог издања АПИ 682.
74 Систем за подршку програму је обично скуп мерача и вентила монтираних на панел који прочишћавају заштитни гас, регулишу низводни притисак и мере притисак и проток гаса до механичких заптивача. Пратећи путању заштитног гаса кроз панел План 74, први елемент је неповратни вентил. Ово омогућава изолацију довода заштитног гаса од заптивача ради замене елемента филтера или одржавања пумпе. Заштитни гас затим пролази кроз коалесцентни филтер од 2 до 3 микрометра (µм) који задржава течности и честице које могу оштетити топографске карактеристике површине заптивача, стварајући гасни филм на површини заптивача. Након тога следе регулатор притиска и манометар за подешавање притиска довода заштитног гаса до механичког заптивача.
Двоструки гасови заптивни системи са пумпама притиска захтевају да притисак довода баријерног гаса достигне или премаши минимални диференцијални притисак изнад максималног притиска у комори заптивке. Овај минимални пад притиска варира у зависности од произвођача и типа заптивке, али је обично око 30 фунти по квадратном инчу (psi). Прекидач притиска се користи за откривање било каквих проблема са притиском довода баријерног гаса и оглашавање аларма ако притисак падне испод минималне вредности.
Рад заптивке контролише проток заштитног гаса помоћу мерача протока. Одступања од брзина протока заштитног гаса које пријављују произвођачи механичких заптивки указују на смањене перформансе заптивања. Смањени проток заштитног гаса може бити последица ротације пумпе или миграције флуида на површину заптивке (од контаминираног заштитног гаса или процесне течности).
Често, након таквих догађаја, долази до оштећења заптивних површина, а затим се проток баријерног гаса повећава. Скокови притиска у пумпи или делимични губитак притиска баријерног гаса такође могу оштетити заптивну површину. Аларми за висок проток могу се користити за одређивање када је потребна интервенција ради корекције високог протока гаса. Подешена вредност за аларм за висок проток је обично у опсегу од 10 до 100 пута већем од нормалног протока баријерног гаса, обично не одређује произвођач механичког заптивача, већ зависи од тога колико цурења гаса пумпа може да толерише.
Традиционално су коришћени протоци са променљивим подручјем и није неуобичајено да се протоци ниског и високог опсега повезују серијски. Прекидач за висок проток се затим може инсталирати на протоцистор високог опсега како би се активирао аларм за висок проток. Протоци са променљивим подручјем могу се калибрисати само за одређене гасове на одређеним температурама и притисцима. При раду под другим условима, као што су температурне флуктуације између лета и зиме, приказани проток се не може сматрати тачном вредношћу, али је близу стварне вредности.
Са објављивањем 4. издања стандарда API 682, мерења протока и притиска су прешла са аналогног на дигитално са локалним очитавањем. Дигитални протоци могу се користити као протоци са променљивом површином, који претварају положај пловка у дигиталне сигнале, или масени протоци, који аутоматски претварају масени проток у запремински проток. Карактеристика предајника масеног протока је то што пружају излазе који компензују притисак и температуру како би се обезбедио прави проток под стандардним атмосферским условима. Мана је што су ови уређаји скупљи од протока са променљивом површином.
Проблем са коришћењем предајника протока јесте проналажење предајника који је способан да мери проток заштитног гаса током нормалног рада и на тачкама аларма високог протока. Сензори протока имају максималне и минималне вредности које се могу прецизно очитати. Између нултог протока и минималне вредности, излазни проток можда неће бити тачан. Проблем је у томе што како се максимални проток за одређени модел претварача протока повећава, повећава се и минимални проток.
Једно решење је коришћење два предајника (једног нискофреквентног и једног високофреквентног), али је то скупа опција. Друга метода је коришћење сензора протока за нормалан радни опсег протока и коришћење прекидача за висок проток са аналогним мерачем протока високог опсега. Последња компонента кроз коју пролази заштитни гас је неповратни вентил пре него што заштитни гас напусти панел и повеже се са механичким заптивачем. Ово је неопходно да би се спречио повратни ток пумпане течности у панел и оштећење инструмента у случају абнормалних поремећаја у процесу.
Неповратни вентил мора имати низак притисак отварања. Ако је избор погрешан или ако ваздушна заптивка пумпе са двоструким притиском има низак проток баријерног гаса, може се видети да је пулсирање протока баријерног гаса узроковано отварањем и поновним затварањем неповратног вентила.
Генерално, азот у постројењима се користи као баријерни гас јер је лако доступан, инертан и не изазива никакве неповољне хемијске реакције у пумпаној течности. Инертни гасови који нису доступни, попут аргона, такође се могу користити. У случајевима када је потребан притисак заштитног гаса већи од притиска азота у постројењу, појачивач притиска може повећати притисак и складиштити гас под високим притиском у пријемнику повезаном са улазом панела Plan 74. Боце са азотом у боцама се генерално не препоручују јер захтевају сталну замену празних боца пуним. Ако се квалитет заптивања погорша, боца се може брзо испразнити, што доводи до заустављања пумпе како би се спречило даље оштећење и квар механичког заптивача.
За разлику од система са течном баријером, системи за подршку Plan 74 не захтевају непосредну близину механичких заптивача. Једини недостатак овде је издужени део цеви малог пречника. Пад притиска између панела Plan 74 и заптивача може доћи до пада притиска између панела Plan 74 и заптивача током периода великог протока (деградација заптивача), што смањује притисак баријере доступан заптивачу. Повећање величине цеви може решити овај проблем. По правилу, панели Plan 74 се монтирају на постоље на погодној висини за контролу вентила и очитавање показатеља инструмената. Носач се може монтирати на основну плочу пумпе или поред пумпе без ометања инспекције и одржавања пумпе. Избегавајте опасност од спотицања на цевима/цевима које повезују панеле Plan 74 са механичким заптивачима.
За међулежајне пумпе са два механичка заптивача, по један на сваком крају пумпе, не препоручује се употреба једног панела и посебног излаза заштитног гаса за сваки механички заптивач. Препоручено решење је употреба посебног панела Plan 74 за сваки заптивач или панела Plan 74 са два излаза, сваки са својим сетом мерача протока и прекидача протока. У подручјима са хладним зимама може бити потребно презимити панеле Plan 74. Ово се ради првенствено да би се заштитила електрична опрема панела, обично стављањем панела у ормар и додавањем грејних елемената.
Занимљив феномен је да се брзина протока баријерног гаса повећава са смањењем температуре довода баријерног гаса. Ово обично пролази непримећено, али може постати приметно на местима са хладним зимама или великим температурним разликама између лета и зиме. У неким случајевима, може бити потребно подесити тачку подешавања аларма за висок проток како би се спречили лажни аларми. Ваздушни канали панела и спојне цеви/цевчице морају се испрати пре пуштања панела Plan 74 у рад. То се најлакше постиже додавањем вентила за одзрачивање на или близу споја механичког заптивача. Ако вентил за испуштање није доступан, систем се може испрати одвајањем цеви/цевчице од механичког заптивача, а затим поновним повезивањем након испирања.
Након повезивања панела Plan 74 са заптивкама и провере свих спојева на цурење, регулатор притиска се сада може подесити на подешени притисак у апликацији. Панел мора да доводи притиснути заштитни гас до механичке заптивке пре пуњења пумпе процесном флуидом. Заптивке и панели Plan 74 су спремни за покретање када се заврше поступци пуштања пумпе у рад и одзрачивања.
Филтерски елемент мора се прегледати након месец дана рада или сваких шест месеци ако се не пронађе контаминација. Интервал замене филтера зависиће од чистоће испорученог гаса, али не би требало да буде дужи од три године.
Брзине протока баријерног гаса треба проверавати и бележити током рутинских инспекција. Ако је пулсација протока баријерног ваздуха изазвана отварањем и затварањем неповратног вентила довољно велика да покрене аларм за висок проток, ове вредности аларма ће можда требати повећати како би се избегли лажни аларми.
Важан корак у декомисионирању јесте да изолација и декомисионирање заштитног гаса треба да буду последњи корак. Прво, изолујте и декомисионирајте кућиште пумпе. Када је пумпа у безбедном стању, притисак довода заштитног гаса може се искључити и уклонити притисак гаса из цеви која повезује панел План 74 са механичким заптивачем. Испустите сву течност из система пре почетка било каквих радова на одржавању.
Двоструке заптивке пумпе са притиском у комбинацији са системима подршке Plan 74 пружају оператерима решење за заптивку вратила са нултом емисијом, нижа капитална улагања (у поређењу са заптивкама са системима течне баријере), смањене трошкове животног циклуса, мали простор који заузима систем подршке и минималне захтеве за сервисирање.
Када се инсталира и користи у складу са најбољом праксом, ово решење за задржавање може да обезбеди дугорочну поузданост и повећа доступност ротирајуће опреме.
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.
Марк Саваџ је менаџер групе производа у компанији John Crane. Саваџ има диплому основних студија инжењерства са Универзитета у Сиднеју, Аустралија. За више информација посетите johncrane.com.
Време објаве: 08.09.2022.