Els segells d'aire de la bomba de reforç doble, adaptats de la tecnologia de segellat d'aire del compressor, són més comuns a la indústria de segellats d'eix.Aquests segells proporcionen una descàrrega zero del líquid bombat a l'atmosfera, proporcionen menys resistència a la fricció a l'eix de la bomba i funcionen amb un sistema de suport més senzill.Aquests avantatges proporcionen un cost global del cicle de vida de la solució més baix.
Aquests segells funcionen introduint una font externa de gas a pressió entre les superfícies de segellat interior i exterior.La topografia particular de la superfície de segellat exerceix una pressió addicional sobre el gas de barrera, fent que la superfície de segellat es separi, fent que la superfície de segellat suri a la pel·lícula de gas.Les pèrdues per fricció són baixes ja que les superfícies de segellat ja no es toquen.El gas de barrera travessa la membrana a un cabal baix, consumint el gas de barrera en forma de fuites, la majoria de les quals es filtren a l'atmosfera a través de les superfícies de segellat exteriors.El residu es filtra a la cambra de segellat i finalment és transportat pel corrent del procés.
Tots els segells hermètics dobles requereixen un fluid a pressió (líquid o gas) entre les superfícies interior i exterior del conjunt del segell mecànic.Es necessita un sistema de suport per lliurar aquest fluid al segell.En canvi, en un segell doble a pressió lubricat líquid, el fluid de barrera circula des del dipòsit a través del segell mecànic, on lubrica les superfícies del segell, absorbeix la calor i torna al dipòsit on necessita dissipar la calor absorbida.Aquests sistemes de suport de doble segell de pressió de fluid són complexos.Les càrregues tèrmiques augmenten amb la pressió i la temperatura del procés i poden causar problemes de fiabilitat si no es calculen i no es configuren correctament.
El sistema de suport de doble segell d'aire comprimit ocupa poc espai, no requereix aigua de refrigeració i requereix poc manteniment.A més, quan hi ha una font fiable de gas de protecció, la seva fiabilitat és independent de la pressió i la temperatura del procés.
A causa de l'adopció creixent de segells d'aire de bomba de doble pressió al mercat, l'American Petroleum Institute (API) va afegir el Programa 74 com a part de la publicació de la segona edició de l'API 682.
74 Un sistema de suport de programa és normalment un conjunt de manòmetres i vàlvules muntats en panells que purguen el gas de barrera, regulen la pressió aigües avall i mesuren la pressió i el flux de gas als segells mecànics.Seguint el recorregut del gas barrera a través del plafó Pla 74, el primer element és la vàlvula de retenció.Això permet aïllar el subministrament de gas de barrera del segell per a la substitució de l'element de filtre o el manteniment de la bomba.A continuació, el gas de barrera passa a través d'un filtre coalescent de 2 a 3 micròmetres (µm) que atrapa líquids i partícules que poden danyar les característiques topogràfiques de la superfície del segell, creant una pel·lícula de gas a la superfície de la superfície del segell.A continuació hi ha un regulador de pressió i un manòmetre per establir la pressió del subministrament de gas de barrera al segell mecànic.
Els segells de gas de la bomba de doble pressió requereixen que la pressió de subministrament de gas de barrera assoleixi o superi una pressió diferencial mínima per sobre de la pressió màxima a la cambra de segellat.Aquesta caiguda de pressió mínima varia segons el fabricant i el tipus de segell, però normalment és d'uns 30 lliures per polzada quadrada (psi).El pressostat s'utilitza per detectar qualsevol problema amb la pressió de subministrament de gas de barrera i sonar una alarma si la pressió baixa per sota del valor mínim.
El funcionament del segell està controlat pel flux de gas de barrera mitjançant un mesurador de cabal.Les desviacions dels cabals de gas de segellat informats pels fabricants de segells mecànics indiquen un rendiment de segellat reduït.La reducció del flux de gas de barrera pot ser deguda a la rotació de la bomba o a la migració del fluid a la cara del segell (des del gas de barrera contaminat o del fluid de procés).
Sovint, després d'aquests esdeveniments, es produeixen danys a les superfícies de segellat i, aleshores, augmenta el flux de gas de barrera.Les pujades de pressió a la bomba o la pèrdua parcial de pressió del gas de barrera també poden danyar la superfície de segellat.Les alarmes d'alt cabal es poden utilitzar per determinar quan cal intervenir per corregir un alt cabal de gas.El punt de consigna per a una alarma de cabal alt normalment es troba en el rang de 10 a 100 vegades el flux de gas de barrera normal, normalment no determinat pel fabricant del segell mecànic, però depèn de la quantitat de fuites de gas que pugui tolerar la bomba.
Tradicionalment s'han utilitzat cabalímetres de calibre variable i no és estrany que els cabalímetres de rang baix i alt es connectin en sèrie.A continuació, es pot instal·lar un interruptor de cabal alt al mesurador de cabal d'alt rang per donar una alarma de cabal alt.Els cabalímetres d'àrea variable només es poden calibrar per a determinats gasos a determinades temperatures i pressions.Quan es treballa en altres condicions, com les fluctuacions de temperatura entre l'estiu i l'hivern, el cabal que es mostra no es pot considerar un valor precís, però és proper al valor real.
Amb el llançament de la 4a edició de l'API 682, les mesures de cabal i pressió han passat d'analògic a digital amb lectures locals.Els cabalímetres digitals es poden utilitzar com a cabalímetres d'àrea variable, que converteixen la posició del flotador en senyals digitals, o els cabalímetres massius, que converteixen automàticament el cabal de massa en cabal de volum.La característica distintiva dels transmissors de flux massiu és que proporcionen sortides que compensen la pressió i la temperatura per proporcionar un flux real en condicions atmosfèriques estàndard.El desavantatge és que aquests dispositius són més cars que els cabalímetres d'àrea variable.
El problema amb l'ús d'un transmissor de flux és trobar un transmissor capaç de mesurar el flux de gas de barrera durant el funcionament normal i en punts d'alarma de flux alt.Els sensors de flux tenen valors màxims i mínims que es poden llegir amb precisió.Entre el cabal zero i el valor mínim, és possible que el cabal de sortida no sigui precís.El problema és que a mesura que augmenta el cabal màxim per a un model de transductor de flux particular, també augmenta el cabal mínim.
Una solució és utilitzar dos transmissors (un de baixa freqüència i un altre d'alta freqüència), però aquesta és una opció cara.El segon mètode és utilitzar un sensor de cabal per al rang de cabal de funcionament normal i utilitzar un interruptor de cabal alt amb un mesurador de cabal analògic d'alt rang.L'últim component pel qual passa el gas de barrera és la vàlvula de retenció abans que el gas de barrera surti del panell i es connecti al segell mecànic.Això és necessari per evitar el retorn del líquid bombat al panell i danys a l'instrument en cas de pertorbacions anormals del procés.
La vàlvula de retenció ha de tenir una pressió d'obertura baixa.Si la selecció és incorrecta, o si el segell d'aire de la bomba de doble pressió té un flux de gas de barrera baix, es pot veure que la pulsació del flux de gas de barrera és causada per l'obertura i la reposició de la vàlvula de retenció.
Generalment, el nitrogen de les plantes s'utilitza com a gas barrera perquè està fàcilment disponible, és inert i no provoca cap reacció química adversa en el líquid bombat.També es poden utilitzar gasos inerts que no estan disponibles, com l'argó.En els casos en què la pressió de gas de protecció requerida és superior a la pressió de nitrogen de la planta, un reforç de pressió pot augmentar la pressió i emmagatzemar el gas d'alta pressió en un receptor connectat a l'entrada del panell Plan 74.En general, no es recomanen les ampolles de nitrogen embotellades, ja que requereixen la substitució constant dels cilindres buits per altres plens.Si la qualitat del segell es deteriora, l'ampolla es pot buidar ràpidament, fent que la bomba s'aturi per evitar més danys i fallades del segell mecànic.
A diferència dels sistemes de barrera líquida, els sistemes de suport del Plan 74 no requereixen una proximitat propera als segells mecànics.L'única advertència aquí és la secció allargada del tub de petit diàmetre.Es pot produir una caiguda de pressió entre el panell Plan 74 i el segell a la canonada durant els períodes d'alt cabal (degradació del segell), la qual cosa redueix la pressió de barrera disponible per al segell.Augmentar la mida de la canonada pot resoldre aquest problema.Com a regla general, els panells Plan 74 es munten en un suport a una alçada convenient per controlar les vàlvules i llegir les lectures dels instruments.El suport es pot muntar a la placa base de la bomba o al costat de la bomba sense interferir amb la inspecció i el manteniment de la bomba.Eviteu els perills d'ensopegada a les canonades/tubes que connecten els panells del Pla 74 amb segells mecànics.
Per a bombes entre coixinets amb dos segells mecànics, un a cada extrem de la bomba, no es recomana utilitzar un panell i una sortida de gas de barrera separada a cada segell mecànic.La solució recomanada és utilitzar un panell Plan 74 independent per a cada segell, o un panell Plan 74 amb dues sortides, cadascuna amb el seu propi conjunt de cabalímetres i interruptors de cabal.En zones amb hiverns freds pot ser necessari hivernar els panells del Pla 74.Això es fa principalment per protegir l'equip elèctric del panell, generalment embolicant el panell a l'armari i afegint elements de calefacció.
Un fenomen interessant és que el cabal de gas de barrera augmenta amb la disminució de la temperatura de subministrament de gas de barrera.Això sol passar desapercebut, però es pot notar en llocs amb hiverns freds o grans diferències de temperatura entre l'estiu i l'hivern.En alguns casos, pot ser necessari ajustar el punt de consigna d'alarma de cabal alt per evitar falses alarmes.Els conductes d'aire dels panells i les canonades/conductes de connexió s'han de purgar abans de posar en servei els panells Plan 74.Això s'aconsegueix més fàcilment afegint una vàlvula de ventilació a o prop de la connexió del segell mecànic.Si no hi ha una vàlvula de purga disponible, el sistema es pot purgar desconnectant el tub/tub del segell mecànic i després tornant a connectar-lo després de la purga.
Després de connectar els panells Plan 74 als segells i comprovar totes les connexions per detectar fuites, ara el regulador de pressió es pot ajustar a la pressió establerta a l'aplicació.El panell ha de subministrar gas barrera a pressió al segell mecànic abans d'omplir la bomba amb fluid de procés.Els segells i panells del Pla 74 estan preparats per començar quan s'hagin completat els procediments de posada en marxa i ventilació de la bomba.
L'element filtrant s'ha de revisar després d'un mes de funcionament o cada sis mesos si no es troba contaminació.L'interval de substitució del filtre dependrà de la puresa del gas subministrat, però no ha de superar els tres anys.
Les taxes de gas de barrera s'han de comprovar i registrar durant les inspeccions rutinàries.Si la pulsació del flux d'aire de la barrera causada per l'obertura i el tancament de la vàlvula de retenció és prou gran com per activar una alarma de flux elevat, és possible que s'hagin d'augmentar aquests valors d'alarma per evitar falses alarmes.
Un pas important en el desmantellament és que l'aïllament i la despresurització del gas de protecció hauria de ser l'últim pas.Primer, aïlleu i despresuritzeu la carcassa de la bomba.Un cop la bomba estigui en condicions de seguretat, es pot apagar la pressió de subministrament de gas de protecció i eliminar la pressió de gas de la canonada que connecta el panell Plan 74 amb el segell mecànic.Escorreu tot el líquid del sistema abans d'iniciar qualsevol treball de manteniment.
Els segells d'aire de bomba de doble pressió combinats amb els sistemes de suport del Plan 74 proporcionen als operadors una solució de segellat d'eix d'emissions zero, una inversió de capital menor (en comparació amb els segells amb sistemes de barrera líquida), un cost de cicle de vida reduït, una petita empremta del sistema de suport i requisits mínims de servei.
Quan s'instal·la i s'utilitza d'acord amb les millors pràctiques, aquesta solució de contenció pot proporcionar fiabilitat a llarg termini i augmentar la disponibilitat d'equips rotatius.
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 és cap de grup de productes a John Crane.Savage és llicenciat en Ciències en Enginyeria per la Universitat de Sydney, Austràlia.Per obtenir més informació, visiteu johncrane.com.
Hora de publicació: Set-08-2022