Doble boosterpumpelufttetninger, tilpasset fra kompressorlufttetningsteknologi, er mer vanlig i akseltetningsindustrien. Disse tetningene gir null utslipp av den pumpede væsken til atmosfæren, gir mindre friksjonsmotstand på pumpeakselen og fungerer med et enklere støttesystem. Disse fordelene gir en lavere total livssykluskostnad for løsningen.
Disse tetningene fungerer ved å introdusere en ekstern kilde av trykkgass mellom de indre og ytre tetningsflatene. Den spesielle topografien til tetningsoverflaten legger ytterligere trykk på barrieregassen, noe som får tetningsoverflaten til å separere, noe som får tetningsoverflaten til å flyte i gassfilmen. Friksjonstapene er lave da tetningsflatene ikke lenger berører hverandre. Barrieregassen passerer gjennom membranen med lav strømningshastighet, og forbruker barrieregassen i form av lekkasjer, hvorav de fleste lekker til atmosfæren gjennom de ytre tetningsflatene. Resten siver inn i forseglingskammeret og blir til slutt ført bort av prosessstrømmen.
Alle doble hermetiske tetninger krever en trykksatt væske (væske eller gass) mellom den indre og ytre overflaten av den mekaniske tetningsenheten. Et støttesystem er nødvendig for å levere denne væsken til tetningen. I kontrast, i en væskesmurt trykkdobbel tetning, sirkulerer barrierevæske fra reservoaret gjennom den mekaniske tetningen, hvor den smører tetningsoverflatene, absorberer varme og returnerer til reservoaret hvor den trenger å spre den absorberte varmen. Disse støttesystemene med dobbel tetning for væsketrykk er komplekse. Termiske belastninger øker med prosesstrykk og temperatur og kan forårsake pålitelighetsproblemer hvis den ikke beregnes og stilles riktig.
Støttesystemet med dobbel tetning for trykkluft tar liten plass, krever ikke kjølevann og krever lite vedlikehold. I tillegg, når en pålitelig kilde for beskyttelsesgass er tilgjengelig, er påliteligheten uavhengig av prosesstrykk og temperatur.
På grunn av den økende bruken av lufttetninger med doble trykkpumper i markedet, la American Petroleum Institute (API) til Program 74 som en del av publiseringen av den andre utgaven av API 682.
74 Et programstøttesystem er vanligvis et sett med panelmonterte målere og ventiler som renser barrieregassen, regulerer nedstrømstrykket og måler trykk og gassstrøm til mekaniske tetninger. Følger barrieregassens vei gjennom Plan 74-panelet, er det første elementet tilbakeslagsventilen. Dette gjør at barrieregasstilførselen kan isoleres fra tetningen for utskifting av filterelement eller pumpevedlikehold. Barrieregassen passerer deretter gjennom et 2 til 3 mikrometer (µm) koalesceringsfilter som fanger opp væsker og partikler som kan skade de topografiske egenskapene til tetningsoverflaten, og skaper en gassfilm på overflaten av tetningsoverflaten. Dette etterfølges av en trykkregulator og et manometer for innstilling av trykket på barrieregassforsyningen til den mekaniske tetningen.
Dobbeltrykkspumpegasstetninger krever at barrieregassforsyningstrykket oppfyller eller overskrider et minimumsdifferansetrykk over maksimalt trykk i tetningskammeret. Dette minste trykkfallet varierer avhengig av tetningsprodusent og -type, men er vanligvis rundt 30 pund per kvadrattomme (psi). Trykkbryteren brukes til å oppdage eventuelle problemer med barrieregassforsyningstrykket og gi alarm hvis trykket faller under minimumsverdien.
Driften av tetningen styres av barrieregasstrømmen ved hjelp av en strømningsmåler. Avvik fra tetningsgassstrømningshastigheter rapportert av produsenter av mekaniske tetninger indikerer redusert tetningsytelse. Redusert barrieregassstrøm kan skyldes pumperotasjon eller væskemigrering til tetningsflaten (fra forurenset barrieregass eller prosessvæske).
Ofte, etter slike hendelser, oppstår skade på tetningsflatene, og da øker barrieregasstrømmen. Trykkstøt i pumpen eller delvis tap av barrieregasstrykk kan også skade tetningsoverflaten. Høystrømsalarmer kan brukes til å bestemme når intervensjon er nødvendig for å korrigere høy gasstrøm. Settpunktet for en høystrømsalarm er typisk i området 10 til 100 ganger normal barrieregasstrøm, vanligvis ikke bestemt av produsenten av den mekaniske tetningen, men avhenger av hvor mye gasslekkasje pumpen tåler.
Tradisjonelt har flowmålere med variabel måler blitt brukt, og det er ikke uvanlig at lav- og høyområdestrømningsmålere kobles i serie. En høystrømsbryter kan deretter installeres på høystrømsmåleren for å gi en høystrømsalarm. Strømningsmålere med variabelt areal kan bare kalibreres for visse gasser ved bestemte temperaturer og trykk. Ved drift under andre forhold, som temperatursvingninger mellom sommer og vinter, kan den viste strømningshastigheten ikke betraktes som en nøyaktig verdi, men er nær den faktiske verdien.
Med utgivelsen av API 682 4. utgave har strømnings- og trykkmålinger flyttet seg fra analog til digital med lokale avlesninger. Digitale strømningsmålere kan brukes som strømningsmålere med variabelt areal, som konverterer flyteposisjon til digitale signaler, eller massestrømningsmålere, som automatisk konverterer massestrøm til volumstrøm. Det som kjennetegner massestrømstransmittere er at de gir utganger som kompenserer for trykk og temperatur for å gi sann strømning under standard atmosfæriske forhold. Ulempen er at disse enhetene er dyrere enn flowmålere med variabelt areal.
Problemet med å bruke en strømningstransmitter er å finne en sender som er i stand til å måle barrieregassstrøm under normal drift og ved alarmpunkter med høy strømning. Strømningssensorer har maksimums- og minimumsverdier som kan leses nøyaktig. Mellom nullstrøm og minimumsverdi kan det hende at utgangsstrømmen ikke er nøyaktig. Problemet er at når den maksimale strømningshastigheten for en bestemt strømningstransdusermodell øker, øker også minimumsstrømningshastigheten.
En løsning er å bruke to sendere (en lavfrekvent og en høyfrekvent), men dette er et kostbart alternativ. Den andre metoden er å bruke en strømningssensor for det normale strømningsområdet og bruke en høystrømsbryter med en analog strømningsmåler med høyt område. Den siste komponenten barrieregassen passerer gjennom er tilbakeslagsventilen før barrieregassen forlater panelet og kobles til den mekaniske tetningen. Dette er nødvendig for å forhindre tilbakestrømning av pumpet væske inn i panelet og skade på instrumentet ved unormale prosessforstyrrelser.
Tilbakeslagsventilen skal ha lavt åpningstrykk. Hvis valget er feil, eller hvis lufttetningen til dobbelttrykkspumpen har lav barrieregasstrøm, kan det sees at barrieregasstrømmens pulsering er forårsaket av åpning og tilbakestilling av tilbakeslagsventilen.
Vanligvis brukes plantenitrogen som en barrieregass fordi det er lett tilgjengelig, inert og ikke forårsaker noen negative kjemiske reaksjoner i den pumpede væsken. Inerte gasser som ikke er tilgjengelige, for eksempel argon, kan også brukes. I tilfeller der det nødvendige dekkgasstrykket er større enn anleggets nitrogentrykk, kan en trykkforsterker øke trykket og lagre høytrykksgassen i en mottaker koblet til Plan 74 panelinntaket. Nitrogenflasker på flaske anbefales generelt ikke da de krever konstant utskifting av tomme sylindere med fulle. Hvis kvaliteten på forseglingen blir dårligere, kan flasken raskt tømmes, noe som får pumpen til å stoppe for å forhindre ytterligere skade og svikt i den mekaniske tetningen.
I motsetning til væskebarrieresystemer, krever Plan 74 støttesystemer ikke nærhet til mekaniske tetninger. Det eneste forbeholdet her er den langstrakte delen av røret med liten diameter. Et trykkfall mellom Plan 74-panelet og tetningen kan oppstå i røret i perioder med høy strømning (tetningsforringelse), noe som reduserer barrieretrykket som er tilgjengelig for tetningen. Å øke størrelsen på røret kan løse dette problemet. Plan 74-paneler monteres som regel på et stativ i passende høyde for styring av ventiler og avlesning av instrumentavlesninger. Braketten kan monteres på pumpens bunnplate eller ved siden av pumpen uten å forstyrre pumpeinspeksjon og vedlikehold. Unngå snublefare på rør/rør som forbinder Plan 74-paneler med mekaniske tetninger.
For mellomlagrede pumper med to mekaniske tetninger, en i hver ende av pumpen, anbefales det ikke å bruke ett panel og separat barrieregassuttak til hver mekanisk tetning. Den anbefalte løsningen er å bruke et eget Plan 74-panel for hver tetning, eller et Plan 74-panel med to utganger, hver med sitt eget sett med strømningsmålere og strømningsbrytere. I områder med kalde vintre kan det være nødvendig å overvintre Plan 74-platene. Dette gjøres først og fremst for å beskytte panelets elektriske utstyr, vanligvis ved å omslutte panelet i skapet og legge til varmeelementer.
Et interessant fenomen er at barrieregassens strømningshastighet øker med synkende barrieregasstilførselstemperatur. Dette går vanligvis upåaktet hen, men kan bli merkbart på steder med kalde vintre eller store temperaturforskjeller mellom sommer og vinter. I noen tilfeller kan det være nødvendig å justere innstillingspunktet for høystrømsalarm for å forhindre falske alarmer. Panelluftkanaler og tilkoblingsrør/-rør må gjennomspyles før Plan 74-paneler tas i bruk. Dette oppnås enklest ved å legge til en lufteventil ved eller i nærheten av den mekaniske tetningsforbindelsen. Hvis en lufteventil ikke er tilgjengelig, kan systemet renses ved å koble røret/røret fra den mekaniske tetningen og deretter koble det til igjen etter tømming.
Etter å ha koblet Plan 74-panelene til tetningene og kontrollert alle koblinger for lekkasjer, kan trykkregulatoren nå justeres til innstilt trykk i applikasjonen. Panelet må tilføre trykksatt barrieregass til den mekaniske tetningen før pumpen fylles med prosessvæske. Plan 74-tetningene og panelene er klare til å starte når pumpens igangsetting og ventilering er fullført.
Filterelementet må inspiseres etter en måneds drift eller hver sjette måned hvis det ikke oppdages forurensning. Filterbytteintervallet vil avhenge av renheten til gassen som leveres, men bør ikke overstige tre år.
Barrieregasshastigheter bør kontrolleres og registreres under rutinemessige inspeksjoner. Hvis barriereluftstrømmens pulsering forårsaket av tilbakeslagsventilens åpning og lukking er stor nok til å utløse en høystrømsalarm, kan det hende at disse alarmverdiene må økes for å unngå falske alarmer.
Et viktig skritt i dekommisjonering er at isolering og trykkavlastning av dekkgassen skal være siste trinn. Først, isoler og trykkavlast pumpehuset. Når pumpen er i en sikker tilstand, kan dekkgasstilførselstrykket slås av og gasstrykket fjernes fra rørene som kobler Plan 74-panelet til den mekaniske tetningen. Tøm all væske fra systemet før du starter vedlikeholdsarbeid.
Lufttetninger med doble trykkpumper kombinert med Plan 74 støttesystemer gir operatører en nullutslippsløsning for akseltetninger, lavere kapitalinvestering (sammenlignet med tetninger med væskebarrieresystemer), reduserte livssykluskostnader, lite støttesystem fotavtrykk og minimumskrav til service.
Når den er installert og drevet i samsvar med beste praksis, kan denne inneslutningsløsningen gi langsiktig pålitelighet og øke tilgjengeligheten til roterende utstyr.
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 produktgruppesjef hos John Crane. Savage har en Bachelor of Science in Engineering fra University of Sydney, Australia. For mer informasjon besøk johncrane.com.
Innleggstid: sep-08-2022