Dvostruke zračne brtve pumpe za povišenje tlaka, prilagođene tehnologiji zračne brtve kompresora, češće su u industriji brtvi vratila. Ove brtve osiguravaju nulto ispuštanje dizane tekućine u atmosferu, pružaju manji otpor trenja na osovini pumpe i rade s jednostavnijim sustavom potpore. Ove prednosti omogućuju niže ukupne troškove životnog ciklusa rješenja.
Ove brtve rade uvođenjem vanjskog izvora plina pod tlakom između unutarnje i vanjske brtvene površine. Posebna topografija brtvene površine stvara dodatni pritisak na zaporni plin, uzrokujući odvajanje brtvene površine, uzrokujući da brtvena površina pluta u plinskom filmu. Gubici trenja su mali jer se brtvene površine više ne dodiruju. Zaporni plin prolazi kroz membranu s malom brzinom protoka, trošeći zaporni plin u obliku curenja, od kojih većina istječe u atmosferu kroz vanjske brtvene površine. Ostatak curi u brtvenu komoru i na kraju ga odnosi struja procesa.
Sve dvostruke hermetičke brtve zahtijevaju tekućinu pod pritiskom (tekućinu ili plin) između unutarnje i vanjske površine sklopa mehaničke brtve. Za isporuku ove tekućine do brtve potreban je potporni sustav. Nasuprot tome, u dvostrukoj brtvi pod tlakom podmazanoj tekućinom, zaporna tekućina cirkulira iz rezervoara kroz mehaničku brtvu, gdje podmazuje površine brtve, apsorbira toplinu i vraća se u rezervoar gdje treba raspršiti apsorbiranu toplinu. Ovi potporni sustavi s dvostrukom brtvom pod pritiskom tekućine su složeni. Toplinska opterećenja rastu s procesnim tlakom i temperaturom i mogu uzrokovati probleme s pouzdanošću ako nisu pravilno izračunata i podešena.
Potporni sustav s dvostrukom brtvom na komprimirani zrak zauzima malo prostora, ne zahtijeva vodu za hlađenje i zahtijeva malo održavanja. Osim toga, kada je dostupan pouzdan izvor zaštitnog plina, njegova je pouzdanost neovisna o tlaku i temperaturi procesa.
Zbog sve većeg prihvaćanja zračnih brtvi s dvostrukom tlačnom pumpom na tržištu, Američki institut za naftu (API) dodao je Program 74 kao dio objave drugog izdanja API 682.
74 Sustav programske podrške obično je skup mjerača i ventila postavljenih na ploči koji pročišćavaju zaporni plin, reguliraju nizvodni tlak i mjere tlak i protok plina do mehaničkih brtvila. Prateći put zapornog plina kroz ploču Plan 74, prvi element je povratni ventil. To omogućuje izolaciju dovoda zapornog plina od brtve za zamjenu filterskog elementa ili održavanje pumpe. Zaporni plin zatim prolazi kroz filter za spajanje od 2 do 3 mikrometra (µm) koji hvata tekućine i čestice koje mogu oštetiti topografske značajke površine brtve, stvarajući plinski film na površini površine brtve. Zatim slijedi regulator tlaka i manometar za podešavanje tlaka dovoda zapornog plina na mehaničku brtvu.
Plinske brtve s dvotlačnom pumpom zahtijevaju da tlak dovoda zapornog plina dostigne ili premaši minimalni diferencijalni tlak iznad maksimalnog tlaka u komori brtve. Ovaj minimalni pad tlaka ovisi o proizvođaču i vrsti brtve, ali obično iznosi oko 30 funti po kvadratnom inču (psi). Tlačna sklopka se koristi za otkrivanje bilo kakvih problema s tlakom dovoda zapornog plina i oglašavanje alarma ako tlak padne ispod minimalne vrijednosti.
Rad brtve kontrolira se protokom zapornog plina pomoću mjerača protoka. Odstupanja od protoka brtvenog plina koja su prijavili proizvođači mehaničkih brtvila ukazuju na smanjenu učinkovitost brtvljenja. Smanjeni protok zapornog plina može biti posljedica rotacije pumpe ili migracije tekućine na površinu brtve (iz kontaminiranog zapornog plina ili procesne tekućine).
Često nakon takvih događaja dolazi do oštećenja brtvenih površina, a zatim se povećava protok zapornog plina. Skokovi tlaka u pumpi ili djelomični gubitak tlaka zapornog plina također mogu oštetiti brtvenu površinu. Alarmi visokog protoka mogu se koristiti za određivanje kada je potrebna intervencija za ispravljanje visokog protoka plina. Zadana vrijednost za alarm visokog protoka obično je u rasponu od 10 do 100 puta od normalnog protoka zapornog plina, obično ne određuje proizvođač mehaničke brtve, ali ovisi o tome koliko curenja plina pumpa može tolerirati.
Tradicionalno se koriste mjerači protoka s promjenjivom bazom i nije neuobičajeno da se mjerači protoka niskog i visokog raspona spajaju u seriju. Prekidač visokog protoka tada se može instalirati na mjerač protoka visokog raspona kako bi se dao alarm visokog protoka. Mjerači protoka s promjenjivim područjem mogu se kalibrirati samo za određene plinove pri određenim temperaturama i tlakovima. Kada radi u drugim uvjetima, kao što su temperaturne fluktuacije između ljeta i zime, prikazani protok ne može se smatrati točnom vrijednošću, ali je blizu stvarne vrijednosti.
S izdavanjem API 682 4. izdanja, mjerenja protoka i tlaka prešla su s analognih na digitalna s lokalnim očitanjima. Digitalni mjerači protoka mogu se koristiti kao mjerači protoka s promjenjivim područjem, koji pretvaraju položaj plovka u digitalne signale, ili mjerači masenog protoka, koji automatski pretvaraju maseni protok u volumenski protok. Prepoznatljiva značajka transmitera masenog protoka je da daju izlaze koji kompenziraju tlak i temperaturu kako bi se osigurao pravi protok u standardnim atmosferskim uvjetima. Nedostatak je što su ti uređaji skuplji od mjerača protoka s promjenjivim područjem.
Problem s korištenjem transmitera protoka je pronaći transmiter koji može mjeriti protok barijernog plina tijekom normalnog rada i na alarmnim točkama visokog protoka. Senzori protoka imaju maksimalne i minimalne vrijednosti koje se mogu točno očitati. Između nultog protoka i minimalne vrijednosti, izlazni protok možda neće biti točan. Problem je u tome što se povećava maksimalni protok za određeni model pretvarača protoka, tako raste i minimalni protok.
Jedno rješenje je korištenje dva odašiljača (jedan niskofrekventni i jedan visokofrekventni), ali to je skupa opcija. Druga metoda je korištenje senzora protoka za normalni radni raspon protoka i korištenje prekidača visokog protoka s analognim mjeračem protoka visokog raspona. Posljednja komponenta kroz koju zaporni plin prolazi je povratni ventil prije nego što zaporni plin napusti ploču i poveže se s mehaničkom brtvom. Ovo je neophodno kako bi se spriječio povratni tok pumpane tekućine u ploču i oštećenje instrumenta u slučaju abnormalnih smetnji u procesu.
Nepovratni ventil mora imati nizak tlak otvaranja. Ako je odabir pogrešan ili ako zračna brtva dvotlačne pumpe ima nizak protok zapornog plina, može se vidjeti da je pulsiranje protoka zapornog plina uzrokovano otvaranjem i ponovnim postavljanjem nepovratnog ventila.
Općenito, biljni dušik se koristi kao plin barijere jer je lako dostupan, inertan i ne uzrokuje nikakve štetne kemijske reakcije u dizanoj tekućini. Inertni plinovi koji nisu dostupni, kao što je argon, također se mogu koristiti. U slučajevima kada je potreban tlak zaštitnog plina veći od tlaka dušika u postrojenju, pojačivač tlaka može povećati tlak i pohraniti visokotlačni plin u prijemnik spojen na ulaz ploče Plan 74. Boce s dušikom u bocama općenito se ne preporučuju jer zahtijevaju stalnu zamjenu praznih boca punima. Ako se kvaliteta brtve pogorša, boca se može brzo isprazniti, uzrokujući zaustavljanje pumpe kako bi se spriječilo daljnje oštećenje i kvar mehaničke brtve.
Za razliku od sustava barijera za tekućinu, sustavi potpore Plan 74 ne zahtijevaju neposrednu blizinu mehaničkih brtvila. Jedino upozorenje ovdje je izduženi dio cijevi malog promjera. Pad tlaka između ploče Plan 74 i brtve može se dogoditi u cijevi tijekom razdoblja visokog protoka (degradacija brtve), što smanjuje tlak barijere koji je dostupan brtvi. Povećanje veličine cijevi može riješiti ovaj problem. Ploče Plan 74 u pravilu se montiraju na postolje na prikladnoj visini za upravljanje ventilima i očitavanje očitanja instrumenata. Nosač se može montirati na temeljnu ploču crpke ili pored crpke bez ometanja pregleda i održavanja crpke. Izbjegavajte opasnosti od spoticanja o cijevi/cijevi koje spajaju Plan 74 ploče s mehaničkim brtvama.
Za pumpe s međuležajima s dvije mehaničke brtve, po jedna na svakom kraju crpke, ne preporučuje se korištenje jedne ploče i odvojenog izlaza za plin za svaku mehaničku brtvu. Preporučeno rješenje je korištenje zasebne ploče Plan 74 za svaku brtvu ili ploče Plan 74 s dva izlaza, svaki sa svojim vlastitim setom mjerača protoka i prekidača protoka. U područjima s hladnim zimama možda će biti potrebno prezimiti ploče Plan 74. To se prvenstveno radi radi zaštite električne opreme panela, obično stavljanjem panela u kućište i dodavanjem grijaćih elemenata.
Zanimljiv je fenomen da se brzina protoka zapornog plina povećava sa smanjenjem dovodne temperature zapornog plina. To obično prolazi nezapaženo, ali može postati vidljivo na mjestima s hladnim zimama ili velikim temperaturnim razlikama između ljeta i zime. U nekim slučajevima može biti potrebno prilagoditi postavljenu vrijednost alarma visokog protoka kako bi se spriječili lažni alarmi. Zračni kanali panela i spojne cijevi/cijevi moraju se pročistiti prije stavljanja Plan 74 panela u rad. To se najlakše postiže dodavanjem odzračnog ventila na ili u blizini priključka mehaničke brtve. Ako odzračni ventil nije dostupan, sustav se može isprati odvajanjem cijevi/cijevi od mehaničke brtve i zatim ponovnim spajanjem nakon pročišćavanja.
Nakon spajanja ploča Plan 74 na brtve i provjere nepropusnosti svih spojeva, regulator tlaka sada se može podesiti na postavljeni tlak u aplikaciji. Prije punjenja crpke procesnom tekućinom ploča mora opskrbiti mehaničku brtvu stlačenim plinom. Plan 74 brtve i ploče spremni su za početak kada se završe postupci puštanja pumpe u rad i odzračivanja.
Filtarski element mora se pregledati nakon mjesec dana rada ili svakih šest mjeseci ako se ne pronađe kontaminacija. Interval zamjene filtra ovisit će o čistoći isporučenog plina, ali ne smije biti dulji od tri godine.
Stope zapornog plina treba provjeriti i zabilježiti tijekom rutinskih inspekcija. Ako je pulsiranje protoka zraka u barijeri uzrokovano otvaranjem i zatvaranjem nepovratnog ventila dovoljno veliko da pokrene alarm visokog protoka, ove vrijednosti alarma će možda trebati povećati kako bi se izbjegli lažni alarmi.
Važan korak u razgradnji je da izolacija i smanjenje tlaka zaštitnog plina trebaju biti zadnji korak. Najprije izolirajte i oslobodite tlak iz kućišta pumpe. Nakon što je crpka u sigurnom stanju, može se isključiti dovodni tlak zaštitnog plina i ukloniti tlak plina iz cjevovoda koji povezuje ploču Plan 74 s mehaničkom brtvom. Ispustite svu tekućinu iz sustava prije početka bilo kakvih radova održavanja.
Zračne brtve s dvostrukom tlačnom pumpom u kombinaciji sa sustavima podrške Plan 74 operaterima pružaju rješenje brtve vratila s nultom emisijom, niža kapitalna ulaganja (u usporedbi s brtvama sa sustavima barijere za tekućine), smanjene troškove životnog ciklusa, mali otisak potpornog sustava i minimalne servisne zahtjeve.
Kada se instalira i radi u skladu s najboljom praksom, ovo rješenje za zadržavanje može pružiti dugoročnu pouzdanost i povećati dostupnost rotirajuće opreme.
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 je voditelj grupe proizvoda u tvrtki John Crane. Savage je diplomirao inženjerstvo na Sveučilištu Sydney, Australija. Za više informacija posjetite johncrane.com.
Vrijeme objave: 8. rujna 2022