Падвойныя паветраныя ўшчыльняльнікі для помпаў-памп, адаптаваныя з тэхналогіі паветраных ушчыльненняў кампрэсараў, больш распаўсюджаныя ў прамысловасці ўшчыльненняў вала. Гэтыя ўшчыльняльнікі забяспечваюць нулявы скід перапампоўваемай вадкасці ў атмасферу, забяспечваюць меншае супраціўленне трэння на вале помпы і працуюць з больш простай сістэмай падтрымкі. Гэтыя перавагі забяспечваюць больш нізкі агульны кошт жыццёвага цыклу рашэння.
Гэтыя ўшчыльняльнікі працуюць шляхам падачы знешняй крыніцы сціснутага газу паміж унутранай і вонкавай ушчыльняльнымі паверхнямі. Асаблівая тапаграфія ўшчыльняльнай паверхні стварае дадатковы ціск на бар'ерны газ, што прыводзіць да аддзялення ўшчыльняльнай паверхні і яе плавання ў газавай плёнцы. Страты на трэнне нізкія, бо ўшчыльняльныя паверхні больш не датыкаюцца. Бар'ерны газ праходзіць праз мембрану з нізкай хуткасцю патоку, спажываючы яго ў выглядзе ўцечак, большасць з якіх трапляе ў атмасферу праз вонкавыя ўшчыльняльныя паверхні. Рэшткавы газ прасочваецца ў камеру ўшчыльнення і ў рэшце рэшт выносіцца тэхналагічным патокам.
Усе падвойныя герметычныя ўшчыльненні патрабуюць вадкасці (вадкасці або газу) пад ціскам паміж унутранай і вонкавай паверхнямі вузла механічнага ўшчыльнення. Для падачы гэтай вадкасці да ўшчыльнення патрабуецца сістэма падтрымкі. Наадварот, у падвойным ушчыльненні з вадкаснай змазкай бар'ерная вадкасць цыркулюе з рэзервуара праз механічнае ўшчыльненне, дзе яна змазвае паверхні ўшчыльнення, паглынае цяпло і вяртаецца ў рэзервуар, дзе ёй неабходна рассейваць паглынутае цяпло. Гэтыя сістэмы падтрымкі падвойных ушчыльненняў з вадкасным ціскам з'яўляюцца складанымі. Цеплавыя нагрузкі павялічваюцца з ціскам працэсу і тэмпературай і могуць выклікаць праблемы з надзейнасцю, калі яны не разлічаны і не настроены належным чынам.
Сістэма падвойнага ўшчыльнення са сціснутым паветрам займае мала месца, не патрабуе астуджальнай вады і мінімальнага тэхнічнага абслугоўвання. Акрамя таго, пры наяўнасці надзейнай крыніцы ахоўнага газу яе надзейнасць не залежыць ад ціску і тэмпературы працэсу.
З-за ўсё больш шырокага распаўсюджвання на рынку паветраных ушчыльненняў падвойнага ціску Амерыканскі інстытут нафты (API) дадаў Праграму 74 у якасці часткі публікацыі другога выдання API 682.
74 Сістэма падтрымкі праграмы звычайна ўяўляе сабой набор манометраў і клапанаў, усталяваных на панэлі, якія прачышчаюць бар'ерны газ, рэгулююць ціск ніжэй па плыні і вымяраюць ціск і паток газу да механічных ушчыльненняў. Пасля праходжання бар'ернага газу праз панэль Plan 74 першым элементам з'яўляецца зваротны клапан. Гэта дазваляе ізаляваць падачу бар'ернага газу ад ушчыльнення для замены фільтруючага элемента або тэхнічнага абслугоўвання помпы. Затым бар'ерны газ праходзіць праз каалесцэнтуючы фільтр з памерам пор 2-3 мікраметры (мкм), які ўлоўлівае вадкасці і часціцы, якія могуць пашкодзіць тапаграфічныя асаблівасці паверхні ўшчыльнення, ствараючы газавую плёнку на паверхні ўшчыльнення. Далей ідуць рэгулятар ціску і манометр для ўстаноўкі ціску падачы бар'ернага газу да механічнага ўшчыльнення.
Для газавых ушчыльненняў з падвойным ціскам помпаў ціск падачы бар'ернага газу павінен адпавядаць або перавышаць мінімальны перапад ціску, які перавышае максімальны ціск у камеры ўшчыльнення. Гэты мінімальны перапад ціску залежыць ад вытворцы і тыпу ўшчыльнення, але звычайна складае каля 30 фунтаў на квадратны цаля (psi). Рэле ціску выкарыстоўваецца для выяўлення любых праблем з ціскам падачы бар'ернага газу і актывацыі сігналу трывогі, калі ціск падае ніжэй за мінімальнае значэнне.
Праца ўшчыльнення кантралюецца патокам бар'ернага газу з дапамогай расходомера. Адхіленні ад хуткасці патоку ўшчыльняльнага газу, пазначаныя вытворцамі механічных ушчыльненняў, сведчаць аб зніжэнні эфектыўнасці ўшчыльнення. Зніжэнне патоку бар'ернага газу можа быць выклікана кручэннем помпы або міграцыяй вадкасці да паверхні ўшчыльнення (з забруджанага бар'ернага газу або тэхналагічнай вадкасці).
Часта пасля такіх падзей адбываецца пашкоджанне ўшчыльняльных паверхняў, і тады паток бар'ернага газу павялічваецца. Скачкі ціску ў помпе або частковая страта ціску бар'ернага газу таксама могуць пашкодзіць ушчыльняльную паверхню. Сігналізацыя высокага патоку можа выкарыстоўвацца для вызначэння таго, калі неабходна ўмяшанне для карэкцыі высокага патоку газу. Зададзенае значэнне для сігналізацыі высокага патоку звычайна знаходзіцца ў дыяпазоне ад 10 да 100 разоў ад нармальнага патоку бар'ернага газу, звычайна не вызначаецца вытворцам механічнага ўшчыльнення, але залежыць ад таго, якую ўцечку газу можа вытрымаць помпа.
Традыцыйна выкарыстоўваліся расходомеры са зменнай плошчай, і нярэдка расходомеры нізкага і высокага дыяпазону падключаюцца паслядоўна. Затым на расходомеры высокага дыяпазону можна ўсталяваць рэле высокага расходу, каб падаць сігнал трывогі высокага расходу. Расходомеры са зменнай плошчай можна адкалібраваць толькі для пэўных газаў пры пэўных тэмпературах і цісках. Пры працы ў іншых умовах, такіх як ваганні тэмпературы паміж летам і зімой, адлюстроўваемы расход нельга лічыць дакладным значэннем, але ён блізкі да фактычнага значэння.
З выхадам 4-га выдання API 682 вымярэнні расходу і ціску перайшлі ад аналагавых да лічбавых з лакальнымі паказаннямі. Лічбавыя расходомеры можна выкарыстоўваць як расходомеры са зменнай плошчай, якія пераўтвараюць становішча паплаўка ў лічбавыя сігналы, або як масавыя расходомеры, якія аўтаматычна пераўтвараюць масавы расход у аб'ёмны расход. Адметнай рысай пераўтваральнікаў масавага расходу з'яўляецца тое, што яны забяспечваюць выхады, якія кампенсуюць ціск і тэмпературу, каб забяспечыць сапраўдны расход пры стандартных атмасферных умовах. Недахопам з'яўляецца тое, што гэтыя прылады даражэйшыя за расходомеры са зменнай плошчай.
Праблема выкарыстання перадатчыка расходу заключаецца ў пошуку перадатчыка, здольнага вымяраць расход бар'ернага газу падчас нармальнай працы і ў кропках трывогі высокага расходу. Датчыкі расходу маюць максімальныя і мінімальныя значэнні, якія можна дакладна счытваць. Паміж нулявым расходам і мінімальным значэннем выходны расход можа быць недакладным. Праблема ў тым, што па меры павелічэння максімальнай хуткасці расходу для пэўнай мадэлі пераўтваральніка расходу мінімальная хуткасць расходу таксама павялічваецца.
Адно з рашэнняў — выкарыстоўваць два перадатчыкі (адзін нізкачастотны і адзін высокачастотны), але гэта дарагі варыянт. Другі метад — выкарыстоўваць датчык расходу для нармальнага працоўнага дыяпазону расходу і выкарыстоўваць рэле высокага расходу з аналагавым расходомерам высокага дыяпазону. Апошнім кампанентам, праз які праходзіць бар'ерны газ, з'яўляецца зваротны клапан, перш чым бар'ерны газ пакідае панэль і злучаецца з механічным ушчыльненнем. Гэта неабходна для прадухілення зваротнага патоку перапампоўванай вадкасці ў панэль і пашкоджання прыбора ў выпадку анамальных парушэнняў працэсу.
Зваротны клапан павінен мець нізкі ціск адкрыцця. Калі выбар няправільны або калі паветранае ўшчыльненне помпы падвойнага ціску мае нізкі паток бар'ернага газу, можна заўважыць, што пульсацыі патоку бар'ернага газу выкліканы адкрыццём і паўторным закрыццём зваротнага клапана.
Звычайна ў якасці бар'ернага газу выкарыстоўваецца раслінны азот, паколькі ён лёгкадаступны, інертны і не выклікае ніякіх неспрыяльных хімічных рэакцый у перапампоўванай вадкасці. Таксама можна выкарыстоўваць інэртныя газы, якія недаступныя, такія як аргон. У выпадках, калі неабходны ціск ахоўнага газу вышэйшы за ціск азоту ў заводзе, узмацняльнік ціску можа павысіць ціск і назапасіць газ пад высокім ціскам у рэсіверы, падлучаным да ўваходу панэлі Plan 74. Балоны з азотам у балонах звычайна не рэкамендуюцца, бо яны патрабуюць пастаяннай замены пустых балонаў поўнымі. Калі якасць ўшчыльнення пагаршаецца, балон можна хутка апаражніць, што прывядзе да спынення помпы, каб прадухіліць далейшае пашкоджанне і выхад з ладу механічнага ўшчыльнення.
У адрозненне ад сістэм вадкаснага бар'ера, апорныя сістэмы Plan 74 не патрабуюць блізкасці да механічных ушчыльненняў. Адзіным недахопам тут з'яўляецца падоўжаны ўчастак трубкі малога дыяметра. У перыяды высокага патоку ў трубе можа адбыцца падзенне ціску паміж панэллю Plan 74 і ўшчыльненнем (дэградацыя ўшчыльнення), што зніжае бар'ерны ціск, даступны для ўшчыльнення. Павелічэнне памеру трубы можа вырашыць гэтую праблему. Як правіла, панэлі Plan 74 мацуюцца на падстаўцы на зручнай вышыні для кіравання клапанамі і счытвання паказанняў прыбораў. Кранштэйн можна ўсталяваць на асновай помпы або побач з помпай, не перашкаджаючы праверцы і тэхнічнаму абслугоўванню помпы. Пазбягайце небяспекі спатыкнення аб трубы/трубы, якія злучаюць панэлі Plan 74 з механічнымі ўшчыльненнямі.
Для помпаў з падшыпнікамі і двума механічнымі ўшчыльненнямі, па адным на кожным канцы помпы, не рэкамендуецца выкарыстоўваць адну панэль і асобны выхад бар'ернага газу для кожнага механічнага ўшчыльнення. Рэкамендаваным рашэннем з'яўляецца выкарыстанне асобнай панэлі Plan 74 для кожнага ўшчыльнення або панэлі Plan 74 з двума выхадамі, кожны з якіх мае свой уласны набор расходомераў і рэле расходу. У раёнах з халоднымі зімамі можа спатрэбіцца перазімаваць панэлі Plan 74. Гэта робіцца ў першую чаргу для абароны электраабсталявання панэлі, звычайна шляхам кладкі панэлі ў шафу і дадання награвальных элементаў.
Цікавая з'ява заключаецца ў тым, што хуткасць патоку бар'ернага газу павялічваецца са зніжэннем тэмпературы падачы бар'ернага газу. Звычайна гэта застаецца незаўважаным, але можа стаць прыкметным у месцах з халоднымі зімамі або вялікімі перападамі тэмператур паміж летам і зімой. У некаторых выпадках можа спатрэбіцца адрэгуляваць устаўку сігналізацыі высокага патоку, каб прадухіліць ілжывыя трывогі. Паветраныя каналы панэлі і злучальныя трубы/трубы павінны быць прачышчаны перад уводам у эксплуатацыю панэляў Plan 74. Найпрасцей гэтага дасягнуць, дадаўшы вентыляцыйны клапан на злучэнне механічнага ўшчыльнення або побач з ім. Калі вентыляцыйны клапан адсутнічае, сістэму можна прачысціць, адлучыўшы трубку/трубу ад механічнага ўшчыльнення, а затым зноў падключыўшы яе пасля прачысткі.
Пасля падлучэння панэляў Plan 74 да ўшчыльненняў і праверкі ўсіх злучэнняў на наяўнасць уцечак рэгулятар ціску можна наладзіць на зададзены ціск у дадатку. Панэль павінна падаваць сціснуты бар'ерны газ да механічнага ўшчыльнення перад запаўненнем помпы тэхналагічнай вадкасцю. Ушчыльненні і панэлі Plan 74 гатовыя да працы пасля завяршэння працэдур уводу ў эксплуатацыю помпы і вентыляцыі.
Фільтруючы элемент неабходна правяраць пасля месяца эксплуатацыі або кожныя шэсць месяцаў, калі забруджванняў не выяўлена. Інтэрвал замены фільтра будзе залежаць ад чысціні пададзенага газу, але не павінен перавышаць трох гадоў.
Хуткасць падачы бар'ернага газу варта правяраць і фіксаваць падчас рэгулярных праверак. Калі пульсацыя патоку бар'ернага паветра, выкліканая адкрыццём і закрыццём зваротнага клапана, дастаткова вялікая, каб выклікаць сігнал трывогі высокага патоку, гэтыя значэнні сігналізацыі могуць спатрэбіцца павялічыць, каб пазбегнуць ілжывых трывог.
Важным этапам вываду з эксплуатацыі з'яўляецца тое, што апошнім крокам павінна быць ізаляцыя і зніжэнне ціску ахоўнага газу. Спачатку ізалюйце і скіньце ціск у корпусе помпы. Пасля таго, як помпа будзе ў бяспечным стане, ціск падачы ахоўнага газу можна адключыць і зняць ціск газу з трубаправода, які злучае панэль Plan 74 з механічным ушчыльненнем. Перад пачаткам любых работ па тэхнічным абслугоўванні зліце ўсю вадкасць з сістэмы.
Паветраныя ўшчыльняльнікі падвойнага ціску ў спалучэнні з сістэмамі падтрымкі Plan 74 забяспечваюць аператарам рашэнне з нулявым узроўнем выкідаў ушчыльнення вала, меншыя капіталаўкладанні (у параўнанні з ушчыльняльнікамі з сістэмамі вадкаснага бар'ера), зніжаныя выдаткі на тэрмін службы, невялікія памеры сістэмы падтрымкі і мінімальныя патрабаванні да абслугоўвання.
Пры ўсталёўцы і эксплуатацыі ў адпаведнасці з перадавой практыкай гэтае рашэнне для ўтрымання можа забяспечыць доўгатэрміновую надзейнасць і павысіць даступнасць вярчальнага абсталявання.
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 Сэвідж — кіраўнік групы прадуктаў у кампаніі John Crane. Сэвідж мае ступень бакалаўра навук у галіне інжынерыі, атрыманую ва Універсітэце Сіднэя, Аўстралія. Для атрымання дадатковай інфармацыі наведайце johncrane.com.
Час публікацыі: 8 верасня 2022 г.