Kompresör hava sızdırmazlık teknolojisinden uyarlanan çift takviyeli pompa hava sızdırmazlıkları, şaft sızdırmazlık sektöründe daha yaygındır. Bu sızdırmazlıklar, pompalanan sıvının atmosfere sıfır deşarjını sağlar, pompa şaftında daha az sürtünme direnci oluşturur ve daha basit bir destek sistemiyle çalışır. Bu avantajlar, genel çözüm yaşam döngüsü maliyetini düşürür.
Bu contalar, iç ve dış sızdırmazlık yüzeyleri arasına dışarıdan basınçlı gaz kaynağı yerleştirilerek çalışır. Sızdırmazlık yüzeyinin özel topografyası, bariyer gazına ek basınç uygulayarak sızdırmazlık yüzeyinin ayrılmasına ve gaz filminde yüzmesine neden olur. Sızdırmazlık yüzeyleri artık temas etmediği için sürtünme kayıpları düşüktür. Bariyer gazı, düşük bir akış hızında membrandan geçer ve sızıntılar şeklinde bariyer gazını tüketir; bu sızıntıların çoğu dış sızdırmazlık yüzeylerinden atmosfere yayılır. Kalan kısım sızdırmazlık odasına sızar ve sonunda proses akışı tarafından taşınır.
Tüm çift hermetik contalar, mekanik conta tertibatının iç ve dış yüzeyleri arasında basınçlı bir sıvı (sıvı veya gaz) gerektirir. Bu sıvıyı contaya iletmek için bir destek sistemi gereklidir. Buna karşılık, sıvı yağlamalı basınçlı çift contada, bariyer sıvısı 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 doğru hesaplanıp ayarlanmazsa güvenilirlik sorunlarına neden olabilir.
Basınçlı hava çift contalı destek sistemi az yer kaplar, soğutma suyuna ihtiyaç duymaz ve az bakım gerektirir. Ayrıca, güvenilir bir koruyucu gaz kaynağı mevcut olduğunda, güvenilirliği proses basıncı ve sıcaklığından bağımsızdır.
Piyasada çift basınçlı pompa hava sızdırmazlık sistemlerinin giderek daha fazla benimsenmesi nedeniyle, Amerikan Petrol Enstitüsü (API), API 682'nin ikinci baskısının yayınlanmasına Program 74'ü de eklemiştir.
74. Program destek sistemi, tipik olarak bariyer gazını tahliye eden, aşağı akış basıncını düzenleyen ve mekanik contalara giden basıncı ve gaz akışını ölçen, panele monte edilmiş bir dizi gösterge ve vanadan oluşur. Plan 74 panelinden bariyer gazının geçtiği yolu takip edersek, ilk eleman çek valftir. Bu, filtre elemanı değişimi veya pompa bakımı için bariyer gazı beslemesinin contadan izole edilmesini sağlar. Bariyer gazı daha sonra, conta yüzeyinin topografik özelliklerine zarar verebilecek sıvıları ve partikülleri yakalayan 2 ila 3 mikrometre (µm) bir birleştirici filtreden geçer ve conta yüzeyinde bir gaz filmi oluşturur. Bunu, mekanik contaya giden bariyer gazı beslemesinin basıncını ayarlamak için bir basınç regülatörü ve bir manometre izler.
Çift basınçlı pompa gaz sızdırmazlık elemanları, bariyer gaz besleme basıncının, sızdırmazlık odasındaki maksimum basıncın üzerinde minimum bir basınç farkını karşılamasını veya aşmasını gerektirir. Bu minimum basınç düşüşü, sızdırmazlık elemanı üreticisine ve tipine göre değişir, ancak tipik olarak inç kare başına yaklaşık 30 psi'dir. Basınç şalteri, bariyer gaz besleme basıncındaki herhangi bir sorunu tespit etmek ve basınç minimum değerin altına düştüğünde alarm vermek için kullanılır.
Sızdırmazlık elemanının çalışması, bir akış ölçer kullanılarak bariyer gaz akışı ile kontrol edilir. Mekanik sızdırmazlık elemanı üreticileri tarafından bildirilen sızdırmazlık gaz akış hızlarındaki sapmalar, sızdırmazlık performansının azaldığını gösterir. Azalan bariyer gaz akışı, pompa dönüşünden veya (kirlenmiş bariyer gazından veya proses sıvısından) sıvının sızdırmazlık yüzeyine doğru göç etmesinden kaynaklanabilir.
Genellikle bu tür olaylardan sonra sızdırmazlık yüzeylerinde hasar meydana gelir ve ardından bariyer gaz akışı artar. Pompadaki basınç dalgalanmaları veya bariyer gaz basıncının kısmi kaybı da sızdırmazlık yüzeyine zarar verebilir. Yüksek gaz akışını düzeltmek için müdahale gerektiğinde yüksek akış alarmları kullanılabilir. Yüksek akış alarmı için ayar noktası tipik olarak normal bariyer gaz akışının 10 ila 100 katı aralığındadır ve genellikle mekanik salmastra üreticisi tarafından belirlenmez, ancak pompanın ne kadar gaz kaçağına dayanabileceğine bağlıdır.
Geleneksel olarak değişken göstergeli debimetreler kullanılmıştır ve düşük ve yüksek aralıklı debimetrelerin seri bağlanması yaygın bir uygulamadır. Bu durumda, yüksek aralıklı debimetreye yüksek akış alarmı verecek bir yüksek akış anahtarı takılabilir. Değişken alanlı debimetreler yalnızca belirli gazlar için belirli sıcaklık ve basınçlarda 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. baskısının yayınlanmasıyla birlikte, akış ve basınç ölçümleri analogdan dijitale, yerel okumalarla birlikte geçmiştir. Dijital akış ölçerler, şamandıra konumunu dijital sinyallere dönüştüren değişken alanlı akış ölçerler veya kütle akışını hacim akışına otomatik olarak dönüştüren kütle akış ölçerler olarak kullanılabilir. Kütle akış vericilerinin ayırt edici özelliği, standart atmosferik koşullar altında gerçek akışı sağlamak için basınç ve sıcaklığı telafi eden çıkışlar sağlamalarıdır. Dezavantajı ise bu cihazların değişken alanlı akış ölçerlerden daha pahalı olmasıdır.
Akış transmitteri kullanmanın sorunu, normal çalışma sırasında ve yüksek akış alarm noktalarında bariyer gaz akışını ölçebilen bir transmitter bulmaktır. Akış sensörlerinin doğru bir şekilde okunabilen maksimum ve minimum değerleri vardır. Sıfır akış ile minimum değer arasında, çıkış akışı doğru olmayabilir. Sorun şu ki, belirli bir akış transdüseri modeli için maksimum akış hızı arttıkça, minimum akış hızı da artar.
Bir çözüm, iki verici (bir düşük frekanslı ve bir yüksek frekanslı) kullanmaktır, ancak bu pahalı bir seçenektir. İkinci yöntem ise normal çalışma akış aralığı için bir akış sensörü ve yüksek aralıklı analog akış ölçerli bir yüksek akış anahtarı kullanmaktır. Bariyer gazının geçtiği son bileşen, bariyer gazı panelden ayrılmadan ve mekanik salmastraya bağlanmadan önce bulunan çek valftir. Bu, anormal proses bozulmaları durumunda pompalanan sıvının panele geri akmasını ve cihaza zarar vermesini önlemek için gereklidir.
Geri dönüşsüz vananın düşük açılma basıncına sahip olması gerekir. Seçim yanlış yapılırsa veya çift basınçlı pompanın hava sızdırmazlığında bariyer gaz akışı düşükse, geri dönüşsüz vananın açılıp kapanmasından kaynaklanan bariyer gaz akışı dalgalanması görülebilir.
Genellikle, tesis azotu, kolayca temin edilebilmesi, inert olması ve pompalanan sıvıda herhangi bir olumsuz kimyasal reaksiyona neden olmaması nedeniyle bariyer gazı olarak kullanılır. Argon gibi temin edilemeyen inert gazlar da kullanılabilir. Gerekli koruyucu gaz basıncının tesis azot basıncından daha yüksek olduğu durumlarda, bir basınç yükseltici basıncı artırabilir ve yüksek basınçlı gazı Plan 74 panel girişine bağlı bir alıcıda depolayabilir. Şişelenmiş azot tüpleri genellikle önerilmez, çünkü boş tüplerin sürekli olarak dolu tüplerle değiştirilmesi gerekir. Sızdırmazlık kalitesi bozulursa, tüp hızla boşaltılabilir ve bu da pompanın durmasına ve mekanik contanın daha fazla hasar görmesini ve arızalanmasını önlemeye neden olur.
Sıvı bariyer sistemlerinin aksine, Plan 74 destek sistemleri mekanik contalara yakınlık gerektirmez. Buradaki tek uyarı, küçük çaplı borunun uzunlamasına bölümüdür. Yüksek akış dönemlerinde boruda Plan 74 paneli ile conta arasında basınç düşüşü (conta bozulması) 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 yapmak için uygun bir yükseklikte bir stand üzerine monte edilir. Braket, pompa incelemesi ve bakımına müdahale etmeden pompa taban plakasına veya pompanın yanına monte edilebilir. Plan 74 panellerini mekanik contalarla bağlayan borularda/boru hatlarında takılma tehlikelerinden kaçının.
Pompanın her iki ucunda birer adet olmak üzere iki mekanik salmastraya sahip, yataklı pompalar için, tek bir panel ve her bir mekanik salmastra için ayrı bir bariyer gaz çıkışı kullanılması önerilmez. Önerilen çözüm, her salmastra için ayrı bir Plan 74 paneli veya her biri kendi debimetre ve debi anahtarlarına sahip iki çıkışlı bir Plan 74 paneli kullanmaktır. Soğuk kışların yaşandığı bölgelerde, Plan 74 panellerinin kış boyunca korunması gerekebilir. Bu, genellikle paneli bir kabine yerleştirerek ve ısıtma elemanları ekleyerek panelin elektrik ekipmanını korumak için yapılır.
İlginç bir olgu, bariyer gazı akış hızının, bariyer gazı besleme sıcaklığının düşmesiyle artmasıdır. Bu genellikle fark edilmez, ancak soğuk kışların yaşandığı veya yaz ve kış arasında büyük sıcaklık farklarının olduğu yerlerde fark edilebilir hale gelebilir. Bazı durumlarda, yanlış alarmları önlemek için yüksek akış alarmı ayar noktasının ayarlanması gerekebilir. Plan 74 panelleri devreye alınmadan önce panel hava kanalları ve bağlantı boruları/boruları temizlenmelidir. Bu, mekanik salmastra bağlantısına yakın veya üzerinde bir havalandırma vanası eklenerek en kolay şekilde gerçekleştirilir. Bir tahliye vanası mevcut değilse, sistem, boruyu/boruyu mekanik salmastradan ayırıp temizleme işleminden sonra tekrar bağlayarak temizlenebilir.
Plan 74 panelleri contalara bağlandıktan ve tüm bağlantılar sızıntı açısından kontrol edildikten sonra, basınç regülatörü artık uygulamadaki ayarlanan basınca ayarlanabilir. Pompa proses sıvısıyla doldurulmadan önce panel, mekanik contaya basınçlı bariyer gazı sağlamalıdır. Pompa devreye alma ve havalandırma işlemleri tamamlandığında Plan 74 contaları ve panelleri kullanıma hazırdır.
Filtre elemanı, bir aylık kullanım sonrasında veya herhangi bir kirlenme tespit edilmezse altı ayda bir kontrol edilmelidir. Filtre değiştirme aralığı, sağlanan gazın saflığına bağlıdır, ancak üç yılı geçmemelidir.
Bariyer gaz akış hızları rutin kontroller sırasında kontrol edilmeli ve kaydedilmelidir. Kontrol vanasının açılıp kapanmasından kaynaklanan bariyer hava akışındaki dalgalanma, yüksek akış alarmını tetikleyecek kadar büyükse, yanlış alarmları önlemek için bu alarm değerlerinin artırılması gerekebilir.
Devre dışı bırakma işleminde önemli bir adım, koruyucu gazın izolasyonu ve basıncının düşürülmesinin son adım olmasıdır. Öncelikle pompa gövdesini izole edin ve basıncını düşürün. Pompa güvenli bir duruma geldiğinde, koruyucu gaz besleme basıncı kapatılabilir ve Plan 74 panelini mekanik salmastraya bağlayan borulardan gaz basıncı kaldırılabilir. Herhangi bir bakım çalışmasına başlamadan önce sistemdeki tüm sıvıyı boşaltın.
Plan 74 destek sistemleriyle birleştirilmiş çift basınçlı pompa hava sızdırmazlık elemanları, operatörlere sıfır emisyonlu şaft sızdırmazlık çözümü, daha düşük sermaye yatırımı (sıvı bariyer sistemli sızdırmazlık elemanlarına kıyasla), azaltılmış yaşam döngüsü maliyeti, küçük destek sistemi alanı ve minimum servis gereksinimleri sunar.
En iyi uygulamalara uygun olarak kurulup çalıştırıldığında, bu muhafaza çözümü uzun vadeli güvenilirlik sağlayabilir ve döner ekipmanların 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.
Yayın tarihi: 08 Eylül 2022