Kompresör hava sızdırmazlık teknolojisinden uyarlanan çift yükseltici pompa hava contaları, şaft contası sektöründe 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, çözümün genel yaşam döngüsü maliyetini düşürür.
Bu contalar, iç ve dış sızdırmazlık yüzeyleri arasına harici bir basınçlı gaz kaynağı yerleştirerek çalışır. Sızdırmazlık yüzeyinin kendine özgü topografisi, bariyer gazına ek basınç uygulayarak sızdırmazlık yüzeyinin ayrılmasına ve gaz filmi içinde yüzmesine neden olur. Sızdırmazlık yüzeyleri birbirine temas etmediği için sürtünme kayıpları düşüktür. Bariyer gazı, membrandan düşük bir akış hızında geçerek bariyer gazını sızıntılar halinde tüketir ve bu sızıntıların çoğu dış conta yüzeylerinden atmosfere sızar. Kalıntı, conta haznesine sızar ve sonunda proses 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 gereklidir. Buna karşılık, sıvı yağlamalı basınçlı çift contada, bariyer akışkanı hazneden mekanik contaya doğru dolaşır, burada conta yüzeylerini yağlar, ısıyı emer ve emilen ısıyı dağıtması gereken hazneye geri döner. Bu akışkan 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 suyu gerektirmez ve çok az bakım gerektirir. Ayrıca, güvenilir bir koruyucu gaz kaynağı mevcut olduğunda, güvenilirliği proses basıncı ve sıcaklığından bağımsızdır.
Piyasada çift basınçlı pompa 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, akış aşağısı basıncını düzenleyen ve mekanik salmastralara giden basıncı ve gaz akışını ölçen panele monte edilmiş bir dizi gösterge ve valften oluşur. Bariyer gazının Plan 74 panelinden geçişini izleyen ilk eleman çek valftir. Bu valf, 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 hapseden ve conta yüzeyinde bir gaz filmi oluşturan 2 ila 3 mikrometre (µm) çapında bir birleştirici filtreden geçer. Bunu, mekanik salmastraya giden bariyer gazı beslemesinin basıncını ayarlamak için bir basınç regülatörü ve bir manometre takip eder.
Çift basınç pompalı gaz contaları, bariyer gazı besleme basıncının, conta haznesindeki maksimum basıncın üzerinde bir minimum diferansiyel basıncı karşılamasını veya aşmasını gerektirir. Bu minimum basınç düşüşü, conta üreticisine ve tipine göre değişmekle birlikte, genellikle inç kare başına 30 pound (psi) civarındadır. Basınç şalteri, bariyer gazı besleme basıncındaki herhangi bir sorunu tespit etmek ve basınç minimum değerin altına düşerse alarm vermek için kullanılır.
Contanın çalışması, bir akış ölçer kullanılarak bariyer gazı akışı tarafından kontrol edilir. Mekanik conta üreticileri tarafından bildirilen conta gazı akış hızlarından sapmalar, sızdırmazlık performansının azaldığını gösterir. Bariyer gazı akışının azalması, pompanın dönmesinden veya conta yüzeyine (kirlenmiş bariyer gazı veya proses sıvısından) akışkan geçişinden kaynaklanıyor olabilir.
Genellikle bu tür olaylardan sonra sızdırmazlık yüzeylerinde hasar meydana gelir ve ardından bariyer gazı akışı artar. Pompadaki basınç dalgalanmaları veya bariyer gazı basıncında kısmi kayıp 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 ve genellikle mekanik salmastra üreticisi tarafından belirlenmez, ancak pompanın ne kadar gaz sızıntısına dayanabileceğine bağlıdır.
Geleneksel olarak değişken göstergeli akış ölçerler kullanılır ve düşük ve yüksek aralıklı akış ölçerlerin seri bağlanması yaygın bir uygulamadır. Daha sonra yüksek aralıklı akış ölçere, yüksek akış alarmı vermek için bir 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 farklı koşullarda çalışırken, görüntülenen akış hızı doğru bir değer olarak kabul edilemez, ancak gerçek değere yakındır.
API 682 4. baskının yayınlanmasıyla birlikte, akış ve basınç ölçümleri analogdan dijitale ve yerel ölçümlere geçmiştir. 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 koşullarında gerçek akış sağlamak için basınç ve sıcaklığı dengeleyen 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.
Çözümlerden biri iki verici (biri düşük frekanslı, diğeri yüksek frekanslı) kullanmaktır, ancak bu pahalı bir seçenektir. İkinci yöntem ise normal çalışma akış aralığı için bir akış sensörü ve yüksek aralıklı analog akış ölçer ile yüksek akış anahtarı kullanmaktır. Bariyer gazının geçtiği son bileşen, bariyer gazının panelden çıkıp mekanik salmastraya bağlanmadan önceki çek valftir. Bu, pompalanan sıvının panele geri akmasını ve anormal proses arızaları durumunda cihazın hasar görmesini önlemek için gereklidir.
Çek valfin açılma basıncı düşük olmalıdır. Seçim yanlışsa veya çift basınç pompasının hava contası düşük bariyer gazı akışına sahipse, bariyer gazı akışındaki titreşimin çek valfin açılıp tekrar yerine oturmasından kaynaklandığı görülebilir.
Genellikle, bitki azotu, kolayca bulunabildiği, inert olduğu ve pompalanan sıvıda herhangi bir olumsuz kimyasal reaksiyona neden olmadığı için bariyer gazı olarak kullanılır. Argon gibi bulunmayan inert gazlar da kullanılabilir. Gerekli koruyucu gaz basıncının bitki azot basıncından yüksek olduğu durumlarda, bir basınç yükseltici basıncı artırabilir ve yüksek basınçlı gazı Plan 74 panel girişine bağlı bir alıcıda depolayabilir. Şişelenmiş azot tüpleri genellikle boş tüplerin sürekli dolu tüplerle değiştirilmesini gerektirdiğinden önerilmez. Contanın kalitesi bozulursa, tüp hızla boşaltılabilir ve bu da mekanik contanın daha fazla hasar görmesini ve arızalanmasını önlemek için pompanın durmasını sağlar.
Sıvı bariyer sistemlerinin aksine, Plan 74 destek sistemleri mekanik salmastralara yakınlık gerektirmez. Buradaki tek sorun, küçük çaplı borunun uzun kesitidir. Yüksek akış dönemlerinde, Plan 74 paneli ile salmastra arasında boruda bir basınç düşüşü meydana gelebilir (salmastra bozulması), bu da salmastranın kullanabileceği bariyer basıncını azaltır. Boru boyutunun artırılması bu sorunu çözebilir. Kural olarak, Plan 74 panelleri vanaları kontrol etmek ve cihaz değerlerini okumak için uygun bir yükseklikte bir sehpaya monte edilir. Braket, pompanın muayene ve bakımını engellemeden pompa taban plakasına veya pompanın yanına monte edilebilir. Plan 74 panellerini mekanik salmastralarla bağlayan borularda/borularda takılma tehlikelerinden kaçının.
Pompanın her iki ucunda birer adet olmak üzere iki mekanik salmastra bulunan, yataklamalı pompalarda, 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 akış ölçer ve akış anahtarlarına sahip iki çıkışlı bir Plan 74 paneli kullanmaktır. Kışları soğuk geçen bölgelerde, Plan 74 panellerinin kışa hazırlanması gerekebilir. Bu, öncelikle panelin elektrikli ekipmanlarını korumak için yapılır; genellikle panel kabin içine alınır ve ısıtıcı elemanlar eklenir.
İlginç bir olgu, bariyer gazı akış hızının bariyer gazı besleme sıcaklığının azalmasıyla artmasıdır. Bu genellikle fark edilmez, ancak kışları soğuk geçen veya yaz ile kış arasında büyük sıcaklık farkları olan 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 salmastra bağlantısına veya yakınına bir havalandırma vanası eklenerek en kolay şekilde gerçekleştirilir. Bir tahliye vanası yoksa, sistem, boru/boru mekanik salmastradan çıkarılıp temizlendikten sonra tekrar takılarak temizlenebilir.
Plan 74 panellerini contalara bağladıktan ve tüm bağlantılarda sızıntı olup olmadığını 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 tespit edilmezse altı ayda bir kontrol edilmelidir. Filtre değiştirme aralığı, sağlanan gazın saflığına bağlı olmakla birlikte üç yılı geçmemelidir.
Bariyer gazı oranları rutin kontroller sırasında kontrol edilmeli ve kaydedilmelidir. Kontrol valfinin açılıp kapanmasından kaynaklanan bariyer hava akışı titreşimi, yüksek akış alarmını tetikleyecek kadar büyükse, yanlış alarmları önlemek için bu alarm değerlerinin artırılması gerekebilir.
Devre dışı bırakma işleminin önemli bir adımı, 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 salmastraya bağlayan boru hattındaki gaz basıncı düşürülebilir. Herhangi bir bakım işlemine başlamadan önce sistemdeki tüm sıvıyı boşaltın.
Çift basınç pompası hava contaları, Plan 74 destek sistemleriyle birleştirildiğinde operatörlere sıfır emisyonlu şaft contası çözümü, daha düşük sermaye yatırımı (sıvı bariyer sistemli contalara kıyasla), azaltılmış yaşam döngüsü maliyeti, küçük destek sistemi ayak izi ve minimum servis gereksinimi sağlar.
En iyi uygulamalara 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 müdürüdür. Savage, Avustralya Sidney Üniversitesi'nden Mühendislik alanında lisans derecesine sahiptir. Daha fazla bilgi için johncrane.com adresini ziyaret edin.
Gönderim zamanı: 08-09-2022