Utfordringene prosessindustriene står overfor har endret seg, selv om de fortsetter å pumpe væsker, noen farlige eller giftige. Sikkerhet og pålitelighet er fortsatt av største betydning. Operatører øker imidlertid hastigheter, trykk, strømningshastigheter og til og med alvorlighetsgraden av væskeegenskapene (temperatur, konsentrasjon, viskositet osv.) mens de behandler mange batchoperasjoner. For operatører av petroleumsraffinerier, gassbehandlingsanlegg og petrokjemiske og kjemiske anlegg betyr sikkerhet å kontrollere og forhindre tap av, eller eksponering for, de pumpede væskene. Pålitelighet betyr pumper som opererer effektivt og økonomisk, med mindre nødvendig vedlikehold.
En riktig utformet mekanisk tetning sikrer en pumpeoperatør langvarig, sikker og pålitelig pumpeytelse med en velprøvd teknologi. Blant flere deler roterende utstyr og et utall komponenter er mekaniske tetninger bevist å fungere pålitelig under de fleste typer driftsforhold.
PUMPER OG TETNINGER – PASSER GOD
Det er vanskelig å tro at nesten 30 år har gått siden massepromoteringen av tetningsløs pumpeteknologi i prosessindustrien. Den nye teknologien ble promotert som løsningen på alle problemene og oppfattede begrensningene med mekaniske tetninger. Noen antydet at dette alternativet ville eliminere bruken av mekaniske tetninger fullstendig.
Ikke lenge etter denne kampanjen lærte sluttbrukerne imidlertid at mekaniske tetninger kunne oppfylle eller overgå lovpålagte krav til lekkasje og inneslutning. Videre støttet pumpeprodusenter teknologien ved å tilby oppdaterte tetningskamre for å erstatte de gamle kompresjonspakningsboksene.
Dagens tetningskamre er spesielt utviklet for mekaniske tetninger, noe som muliggjør mer robust teknologi i en patronplattform, noe som gir enklere installasjon og skaper et miljø som lar tetningene fungere til sitt fulle potensial.
DESIGNFREMSKRITT
Midt på 1980-tallet tvang nye miljøforskrifter industrien til ikke bare å se på inneslutning og utslipp, men også på utstyrets pålitelighet. Gjennomsnittlig tid mellom reparasjoner (MTBR) for mekaniske tetninger i et kjemisk anlegg var omtrent 12 måneder. I dag er gjennomsnittlig MTBR 30 måneder. For tiden har petroleumsindustrien, som er underlagt noen av de strengeste utslippsnivåene, en gjennomsnittlig MTBR på mer enn 60 måneder.
Mekaniske tetninger beholdt sitt rykte ved å demonstrere evnen til å møte og til og med overgå kravene til beste tilgjengelige kontrollteknologi (BACT). Videre gjorde de dette samtidig som de forble en økonomisk og energieffektiv teknologi tilgjengelig for å oppfylle utslipps- og miljøforskrifter.
Dataprogrammer gjør det mulig å modellere og prototype tetninger før produksjon for å bekrefte hvordan de vil håndtere spesifikke driftsforhold før de installeres i felten. Designmuligheter for tetningsproduksjon og teknologien for tetningsflatematerialer har utviklet seg til det punktet at de kan utvikles for en én-til-én-tilpasning for en prosessapplikasjon.
Dagens datamodelleringsprogrammer og -teknologi tillater bruk av 3D-designgjennomgang, endelig elementanalyse (FEA), beregningsbasert fluiddynamikk (CFD), stivkroppsanalyse og termisk avbildning som ikke var lett tilgjengelige tidligere eller var for kostbare for hyppig bruk med tidligere 2D-tegning. Disse fremskrittene innen modelleringsteknikker har økt designpåliteligheten til mekaniske tetninger.
Disse programmene og teknologiene har banet vei for design av standard patrontetninger med mye mer robuste komponenter. Disse inkluderte fjerning av fjærer og dynamiske O-ringer fra prosessvæsken og gjorde fleksibel statorteknologi til det foretrukne designet.
EVNE FOR TESTING AV TILPASSET DESIGN
Innføringen av standard patrontetninger har bidratt betydelig til større pålitelighet av tetningssystemer gjennom deres robusthet og enkle installasjon. Denne robustheten muliggjør et bredere spekter av bruksforhold med pålitelig ytelse.
I tillegg har raskere design og fabrikasjon av spesialdesignede tetningssystemer muliggjort "finjustering" for varierende pumpekrav. Tilpasning kan gjøres enten gjennom endringer i selve tetningen eller, enklere, gjennom tilleggskomponenter i systemet, som for eksempel en rørplan. Evnen til å kontrollere tetningsmiljøet under varierende driftsforhold ved hjelp av et støttesystem eller rørplaner er avgjørende for tetningens ytelse og pålitelighet.
En naturlig utvikling skjedde også med flere spesialdesignede pumper, med en tilsvarende tilpasset mekanisk tetning. I dag kan en mekanisk tetning raskt designes og testes for alle typer prosessforhold eller pumpeegenskaper. Tetningsflatene, dimensjonsparametrene til tetningskammeret og hvordan tetningen passer inn i tetningskammeret kan designes og produseres til en tilpasset passform for et bredt spekter av bruksområder. Oppdatering av standarder som American Petroleum Institute (API) Standard 682 har også ført til større tetningspålitelighet gjennom krav som validerer tetningsdesign, materialer og funksjonalitet.
EN TILPASSET TILPASSNING
Tetningsindustrien kjemper daglig mot kommersialiseringen av tetningsteknologi. Altfor mange kjøpere tror at «en tetning er en tetning er en tetning». Standardpumper kan ofte bruke den samme grunnleggende tetningen. Men når den installeres og brukes under spesifikke prosessforhold, implementeres det ofte en form for tilpasning i tetningssystemet for å oppnå den nødvendige påliteligheten under de spesifikke driftsforholdene og den kjemiske prosessen.
Selv med samme standard patrondesign finnes det et bredt spekter av tilpasningspotensialer, fra et utvalg av materialkomponenter til rørplanen som brukes. Veiledning om valg av komponenter i tetningssystemet fra tetningsprodusenten er avgjørende for å oppnå det nødvendige ytelsesnivået og den generelle påliteligheten. Denne typen tilpasning kan tillate mekaniske tetninger å forlenge normal bruk opptil 30 til 60 måneder med MTBR i stedet for 24 måneder.
Med denne tilnærmingen kan sluttbrukerne være sikre på å motta et tetningssystem som er designet for deres spesifikke bruksområde, form og funksjon. Denne funksjonen gir sluttbrukeren den nødvendige kunnskapen om pumpens drift før den installeres. Det er ikke nødvendig å gjette om hvordan pumpen fungerer eller om den kan håndtere bruksområdet.
PÅLITELIG DESIGN
Selv om de fleste prosessoperatører utfører de samme funksjonene, er ikke applikasjonene de samme. Prosesser kjører med forskjellige hastigheter, forskjellige temperaturer og forskjellige viskositeter, med forskjellige driftsprosedyrer og forskjellige pumpekonfigurasjoner.
Gjennom årene har den mekaniske tetningsindustrien introdusert betydelige innovasjoner som har redusert tetningenes følsomhet for varierende driftsforhold og ført til økt pålitelighet. Dette betyr at selv om en sluttbruker mangler overvåkingsinstrumenter for å gi advarsler om vibrasjon, temperatur, lager- og motorbelastninger, vil dagens tetninger i de fleste tilfeller fortsatt utføre sine primære funksjoner.
KONKLUSJON
Gjennom pålitelighetsteknikk, materialforbedringer, dataassistert design og avanserte produksjonsteknikker fortsetter mekaniske tetninger å bevise sin verdi og pålitelighet. Til tross for endrede utslipps- og inneslutningskontroll, samt sikkerhets- og eksponeringsgrenser, har tetninger holdt seg i forkant av de utfordrende kravene. Det er derfor mekaniske tetninger fortsatt er det foretrukne valget i prosessindustrien.
Publisert: 30. juni 2022