Kompresör hava contası teknolojisinden uyarlanan çift yükseltici pompa hava contaları, şaft contası endüstrisinde daha yaygındır. Bu contalar, pompalanan sıvının atmosfere sıfır deşarjını sağlar, pompa şaftında daha az sürtünme direnci sağlar ve daha basit bir destek sistemiyle çalışır. Bu avantajlar, daha düşük genel çözüm yaşam döngüsü maliyeti sağlar.
Bu contalar, iç ve dış conta yüzeyleri arasına harici bir basınçlı gaz kaynağı sokarak çalışır. Conta yüzeyinin özel topografisi bariyer gazına ek basınç uygulayarak conta yüzeyinin ayrılmasına ve conta yüzeyinin gaz filminde yüzmesine neden olur. Conta yüzeyleri artık birbirine değmediğinden sürtünme kayıpları düşüktür. Bariyer gazı, düşük bir akış hızında membrandan geçerek bariyer gazını sızıntılar şeklinde tüketir ve bunların çoğu dış conta yüzeylerinden atmosfere sızar. Kalıntı conta haznesine sızar ve sonunda işlem akışı tarafından taşınır.
Tüm çift hermetik contalar, mekanik conta tertibatının iç ve dış yüzeyleri arasında basınçlı bir akışkan (sıvı veya gaz) gerektirir. Bu akışkanı contaya iletmek için bir destek sistemi gerekir. Buna karşılık, sıvı yağlamalı basınçlı çift contada, bariyer akışkanı rezervuardan mekanik contaya doğru dolaşır, burada conta yüzeylerini yağlar, ısıyı emer ve emilen ısıyı dağıtması gereken rezervuara geri döner. Bu sıvı basınçlı çift conta destek sistemleri karmaşıktır. Termal yükler, proses basıncı ve sıcaklığıyla artar ve düzgün hesaplanıp ayarlanmazsa güvenilirlik sorunlarına neden olabilir.
Basınçlı hava çift conta destek sistemi az yer kaplar, soğutma suyu gerektirmez ve az bakım gerektirir. Ayrıca, güvenilir bir koruyucu gaz kaynağı mevcut olduğunda, güvenilirliği proses basıncından ve sıcaklığından bağımsızdır.
Piyasada çift basınç pompası hava contalarının giderek daha fazla benimsenmesi nedeniyle Amerikan Petrol Enstitüsü (API), API 682'nin ikinci baskısının yayınlanmasının bir parçası olarak Program 74'ü ekledi.
74 Bir program destek sistemi genellikle bariyer gazını temizleyen, aşağı akış basıncını düzenleyen ve mekanik contalara giden basıncı ve gaz akışını ölçen panele monte edilmiş göstergeler ve valflerden oluşan bir settir. Bariyer gazının Plan 74 panelindeki yolunu izleyen ilk eleman kontrol valfidir. Bu, bariyer gazı beslemesinin filtre elemanı değişimi veya pompa bakımı için contadan izole edilmesini sağlar. Daha sonra bariyer gazı, conta yüzeyinin topografik özelliklerine zarar verebilecek sıvıları ve parçacıkları tutan ve conta yüzeyinin yüzeyinde bir gaz filmi oluşturan 2 ila 3 mikron (µm) bir birleşme filtresinden geçer. Bunu, bariyer gazı beslemesinin mekanik contaya olan basıncını ayarlamak için bir basınç regülatörü ve bir manometre takip eder.
Çift basınç pompası gaz contaları, bariyer gazı besleme basıncının conta haznesindeki maksimum basıncın üzerindeki minimum diferansiyel basıncı karşılamasını veya aşmasını gerektirir. Bu minimum basınç düşüşü conta üreticisine ve türüne göre değişir, ancak tipik olarak inç kare başına 30 pound (psi) civarındadır. Basınç anahtarı, bariyer gazı besleme basıncındaki herhangi bir sorunu tespit etmek ve basınç minimum değerin altına düşerse bir alarm çalmak için kullanılır.
Contanın çalışması, bir akış ölçer kullanılarak bariyer gazı akışı tarafından kontrol edilir. Mekanik conta üreticileri tarafından bildirilen conta gazı akış oranlarından sapmalar, azaltılmış sızdırmazlık performansını gösterir. Azaltılmış bariyer gazı akışı, pompanın dönmesinden veya conta yüzeyine (kirlenmiş bariyer gazından veya işlem sıvısından) akışkan göçünden kaynaklanıyor olabilir.
Genellikle bu tür olaylardan sonra sızdırmazlık yüzeylerinde hasar meydana gelir ve ardından bariyer gazı akışı artar. Pompadaki basınç dalgalanmaları veya bariyer gazı basıncının kısmi kaybı da sızdırmazlık yüzeyine zarar verebilir. Yüksek akış alarmları, yüksek gaz akışını düzeltmek için ne zaman müdahale gerektiğini belirlemek için kullanılabilir. Yüksek akış alarmı için ayar noktası genellikle normal bariyer gazı akışının 10 ila 100 katı aralığındadır, genellikle mekanik conta üreticisi tarafından belirlenmez, ancak pompanın ne kadar gaz sızıntısına dayanabileceğine bağlıdır.
Geleneksel olarak değişken göstergeli akış ölçerler kullanılmıştır ve düşük ve yüksek aralıklı akış ölçerlerin seri olarak bağlanması yaygın bir durumdur. Daha sonra yüksek aralıklı akış ölçere yüksek akış alarmı vermek için yüksek akış anahtarı takılabilir. Değişken alanlı akış ölçerler yalnızca belirli sıcaklık ve basınçlarda belirli gazlar için kalibre edilebilir. Yaz ve kış arasındaki sıcaklık dalgalanmaları gibi diğer koşullar altında çalışırken, görüntülenen akış hızı doğru bir değer olarak kabul edilemez, ancak gerçek değere yakındır.
API 682 4. baskının yayınlanmasıyla akış ve basınç ölçümleri yerel okumalarla analogdan dijitale geçti. Dijital akış ölçerler, şamandıra konumunu dijital sinyallere dönüştüren değişken alanlı akış ölçerler veya kütle akışını otomatik olarak hacim akışına dönüştüren kütle akış ölçerler olarak kullanılabilir. Kütle akış vericilerinin ayırt edici özelliği, standart atmosfer koşulları altında gerçek akış sağlamak için basınç ve sıcaklığı telafi eden çıkışlar sağlamalarıdır. Dezavantajı ise bu cihazların değişken alanlı akış ölçerlerden daha pahalı olmasıdır.
Akış vericisi kullanmanın sorunu, normal çalışma sırasında ve yüksek akış alarm noktalarında bariyer gazı akışını ölçebilen bir verici bulmaktır. Akış sensörlerinin doğru bir şekilde okunabilen maksimum ve minimum değerleri vardır. Sıfır akış ile minimum değer arasında, çıkış akışı doğru olmayabilir. Sorun, belirli bir akış dönüştürücü modeli için maksimum akış hızı arttıkça, minimum akış hızının da artmasıdır.
Bir çözüm iki verici kullanmaktır (bir düşük frekans ve bir yüksek frekans), ancak bu pahalı bir seçenektir. İkinci yöntem, normal çalışma akış aralığı için bir akış sensörü kullanmak ve yüksek aralıklı analog akış ölçer ile yüksek akış anahtarı kullanmaktır. Bariyer gazının geçtiği son bileşen, bariyer gazının panelden çıkıp mekanik contaya bağlanmasından önceki çek valfidir. Bu, pompalanan sıvının panele geri akmasını ve anormal işlem bozuklukları durumunda cihaza zarar vermesini önlemek için gereklidir.
Kontrol vanasının düşük bir açma basıncına sahip olması gerekir. Seçim yanlışsa veya çift basınç pompasının hava contası düşük bariyer gazı akışına sahipse, bariyer gazı akış titreşiminin kontrol vanasının açılıp yeniden oturmasından kaynaklandığı görülebilir.
Genellikle, bitki azotu bariyer gazı olarak kullanılır çünkü kolayca elde edilebilir, inerttir ve pompalanan sıvıda herhangi bir olumsuz kimyasal reaksiyona neden olmaz. Argon gibi elde edilemeyen inert gazlar da kullanılabilir. Gerekli koruyucu gaz basıncının bitki azot basıncından daha büyük olduğu durumlarda, bir basınç yükseltici basıncı artırabilir ve yüksek basınçlı gazı Plan 74 panel girişine bağlı bir alıcıda depolayabilir. Şişelenmiş azot şişeleri genellikle boş silindirlerin dolu olanlarla sürekli değiştirilmesini gerektirdiğinden önerilmez. Contanın kalitesi bozulursa, şişe hızla boşaltılabilir ve bu da mekanik contanın daha fazla hasar görmesini ve arızalanmasını önlemek için pompanın durmasına neden olur.
Sıvı bariyer sistemlerinin aksine, Plan 74 destek sistemleri mekanik contalara yakın olmayı gerektirmez. Buradaki tek uyarı, küçük çaplı borunun uzun kesitidir. Yüksek akış dönemlerinde (conta bozulması) Plan 74 paneli ile conta arasında boruda bir basınç düşüşü meydana gelebilir ve bu da contaya sağlanan bariyer basıncını azaltır. Borunun boyutunu artırmak bu sorunu çözebilir. Kural olarak, Plan 74 panelleri vanaları kontrol etmek ve cihaz okumalarını okumak için uygun bir yükseklikte bir standa monte edilir. Braket, pompanın denetimi ve bakımı ile etkileşime girmeden pompa taban plakasına veya pompanın yanına monte edilebilir. Mekanik contalara sahip Plan 74 panellerini bağlayan borularda/borularda takılma tehlikelerinden kaçının.
İki mekanik contaya sahip, pompanın her iki ucunda birer tane bulunan, yataklamalı pompalar için, her bir mekanik contaya bir panel ve ayrı bir bariyer gazı çıkışı kullanılması önerilmez. Önerilen çözüm, her conta için ayrı bir Plan 74 paneli veya her biri kendi akış ölçer ve akış anahtarları setine sahip iki çıkışlı bir Plan 74 paneli kullanmaktır. Soğuk kışların yaşandığı bölgelerde, Plan 74 panellerini kışlatmak gerekebilir. Bu, öncelikle panelin elektrikli ekipmanını korumak için yapılır, genellikle paneli kabine yerleştirerek ve ısıtma elemanları ekleyerek.
İlginç bir olgu, bariyer gazı akış hızının bariyer gazı besleme sıcaklığının azalmasıyla artmasıdır. Bu genellikle fark edilmez, ancak soğuk kışların veya yaz ile kış arasında büyük sıcaklık farklarının olduğu yerlerde fark edilebilir hale gelebilir. Bazı durumlarda, yanlış alarmları önlemek için yüksek akış alarmı ayar noktasını ayarlamak gerekebilir. Plan 74 panelleri hizmete alınmadan önce panel hava kanalları ve bağlantı boruları/boruları temizlenmelidir. Bu, mekanik conta bağlantısına veya yakınına bir havalandırma vanası eklenerek en kolay şekilde gerçekleştirilir. Bir tahliye vanası yoksa, sistem boru/boruyu mekanik contadan ayırarak ve temizlemeden sonra tekrar bağlayarak temizlenebilir.
Plan 74 panellerini contalara bağladıktan ve tüm bağlantıları sızıntılara karşı kontrol ettikten sonra, basınç regülatörü artık uygulamadaki ayarlanan basınca ayarlanabilir. Panel, pompayı proses sıvısıyla doldurmadan önce mekanik contaya basınçlı bariyer gazı sağlamalıdır. Plan 74 contaları ve panelleri, pompa devreye alma ve havalandırma prosedürleri tamamlandığında çalışmaya hazırdır.
Filtre elemanı bir aylık çalışmadan sonra veya herhangi bir kirlenme bulunmazsa her altı ayda bir incelenmelidir. Filtre değiştirme aralığı, sağlanan gazın saflığına bağlı olacaktır ancak üç yılı geçmemelidir.
Bariyer gazı oranları rutin denetimler sırasında kontrol edilmeli ve kaydedilmelidir. Kontrol valfinin açılıp kapanmasıyla oluşan bariyer hava akışı titreşimi yüksek akış alarmını tetikleyecek kadar büyükse, yanlış alarmları önlemek için bu alarm değerlerinin artırılması gerekebilir.
Devre dışı bırakmada önemli bir adım, koruyucu gazın izolasyonu ve basıncının düşürülmesinin son adım olmasıdır. İlk olarak, pompa gövdesini izole edin ve basıncını düşürün. Pompa güvenli bir duruma geldiğinde, koruyucu gaz besleme basıncı kapatılabilir ve Plan 74 panelini mekanik contaya bağlayan borulardan gaz basıncı çıkarılabilir. Herhangi bir bakım çalışmasına başlamadan önce sistemdeki tüm sıvıyı boşaltın.
Çift basınç pompası hava contaları, Plan 74 destek sistemleriyle birleştirildiğinde operatörlere sıfır emisyonlu şaft conta çözümü, daha düşük sermaye yatırımı (sıvı bariyer sistemli contalara kıyasla), azaltılmış yaşam döngüsü maliyeti, küçük destek sistemi alanı ve minimum servis gereksinimi sağlar.
En iyi uygulamaya uygun olarak kurulup çalıştırıldığında, bu muhafaza çözümü uzun vadeli güvenilirlik sağlayabilir ve dönen ekipmanın kullanılabilirliğini artırabilir.
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, John Crane'de ürün grubu yöneticisidir. Savage, Avustralya'daki Sidney Üniversitesi'nden Mühendislik alanında Lisans derecesine sahiptir. Daha fazla bilgi için johncrane.com adresini ziyaret edin.
Gönderi zamanı: Sep-08-2022