Wyzwania stojące przed przemysłem przetwórczym uległy zmianie, mimo że nadal pompuje on płyny, niektóre niebezpieczne lub toksyczne. Bezpieczeństwo i niezawodność nadal mają pierwszorzędne znaczenie. Jednak operatorzy zwiększają prędkość, ciśnienie, natężenie przepływu, a nawet surowość charakterystyki płynów (temperaturę, stężenie, lepkość itp.) podczas wielu operacji wsadowych. Dla operatorów rafinerii ropy naftowej, zakładów przetwórstwa gazu oraz zakładów petrochemicznych i chemicznych bezpieczeństwo oznacza kontrolowanie i zapobieganie stratom lub narażeniu na działanie pompowanych płynów. Niezawodność oznacza pompy, które działają wydajnie i ekonomicznie, przy mniejszych wymaganiach konserwacyjnych.
Prawidłowo zaprojektowane uszczelnienie mechaniczne zapewnia operatorowi pompy długotrwałą, bezpieczną i niezawodną pracę pompy dzięki sprawdzonej technologii. Wśród wielu elementów wirujących i niezliczonej liczby komponentów, uszczelnienia mechaniczne sprawdzają się niezawodnie w większości warunków pracy.
POMPY I USZCZELNIENIA — DOBRE DOPASOWANIE
Trudno uwierzyć, że minęło prawie 30 lat od masowego wprowadzenia technologii pomp bezuszczelnieniowych do przemysłu przetwórczego. Nowa technologia była promowana jako rozwiązanie wszystkich problemów i domniemanych ograniczeń uszczelnień mechanicznych. Niektórzy sugerowali, że ta alternatywa całkowicie wyeliminuje stosowanie uszczelnień mechanicznych.
Jednak wkrótce po tej promocji użytkownicy końcowi dowiedzieli się, że uszczelnienia mechaniczne mogą spełniać, a nawet przekraczać ustawowe wymagania dotyczące szczelności i szczelności. Co więcej, producenci pomp wsparli tę technologię, dostarczając zmodernizowane komory uszczelniające, które zastąpiły stare dławnice kompresyjne.
Współczesne komory uszczelniające są projektowane specjalnie pod kątem uszczelnień mechanicznych, co pozwala na zastosowanie trwalszej technologii w platformie wkładowej, ułatwia montaż i tworzy środowisko, w którym uszczelnienia mogą funkcjonować z pełnym potencjałem.
POSTĘPY W PROJEKTOWANIU
W połowie lat 80. XX wieku nowe przepisy dotyczące ochrony środowiska zmusiły branżę nie tylko do zwrócenia uwagi na kwestie związane z hermetyzacją i emisjami, ale także na niezawodność sprzętu. Średni czas między naprawami (MTBR) uszczelnień mechanicznych w zakładach chemicznych wynosił około 12 miesięcy. Obecnie średni MTBR wynosi 30 miesięcy. Obecnie przemysł naftowy, podlegający jednym z najsurowszych norm emisji, ma średni MTBR przekraczający 60 miesięcy.
Uszczelnienia mechaniczne utrzymały swoją reputację, wykazując zdolność do spełniania, a nawet przewyższania, wymagań najlepszej dostępnej technologii sterowania (BACT). Co więcej, pozostały one ekonomiczną i energooszczędną technologią, spełniającą wymogi dotyczące emisji i ochrony środowiska.
Programy komputerowe umożliwiają modelowanie i prototypowanie uszczelnień przed ich produkcją, aby sprawdzić, jak będą one zachowywać się w określonych warunkach pracy przed montażem w terenie. Możliwości projektowania uszczelnień i technologia materiałów na ich powierzchnie rozwinęły się do tego stopnia, że można je zaprojektować tak, aby idealnie pasowały do konkretnego zastosowania procesowego.
Dzisiejsze programy i technologie modelowania komputerowego umożliwiają wykorzystanie programów do analizy projektów 3D, analizy elementów skończonych (MES), obliczeniowej mechaniki płynów (CFD), analizy brył sztywnych oraz diagnostyki termowizyjnej, które wcześniej nie były powszechnie dostępne lub były zbyt kosztowne do częstego stosowania w przypadku wcześniejszych modeli 2D. Te postępy w technikach modelowania przyczyniły się do zwiększenia niezawodności konstrukcji uszczelnień mechanicznych.
Te programy i technologie utorowały drogę do zaprojektowania standardowych uszczelnień kartridżowych ze znacznie bardziej wytrzymałymi komponentami. Obejmowały one usunięcie sprężyn i dynamicznych pierścieni uszczelniających typu O-ring z płynu procesowego, co sprawiło, że elastyczna technologia stojana stała się preferowanym rozwiązaniem.
MOŻLIWOŚĆ TESTOWANIA PROJEKTÓW NIESTANDARDOWYCH
Wprowadzenie standardowych uszczelnień kartuszowych znacząco przyczyniło się do zwiększenia niezawodności systemu uszczelniającego dzięki ich solidności i łatwości montażu. Ta solidność umożliwia szerszy zakres zastosowań przy zachowaniu niezawodnej wydajności.
Ponadto szybsze projektowanie i produkcja niestandardowych systemów uszczelnień umożliwiły „dokładne dostrojenie” do zmieniających się wymagań dotyczących wydajności pomp. Dostosowanie można wprowadzić poprzez zmiany w samym uszczelnieniu lub, co jest łatwiejsze, poprzez elementy pomocnicze, takie jak schemat orurowania. Możliwość kontrolowania środowiska uszczelnienia w zmiennych warunkach pracy za pomocą systemu wsparcia lub schematów orurowania ma kluczowe znaczenie dla wydajności i niezawodności uszczelnienia.
Naturalnym postępem było również zwiększenie liczby pomp projektowanych na zamówienie, z odpowiednio dostosowanym uszczelnieniem mechanicznym. Obecnie uszczelnienie mechaniczne można szybko zaprojektować i przetestować pod kątem dowolnych warunków procesowych i charakterystyk pompy. Powierzchnie uszczelniające, parametry wymiarowe komory uszczelnienia oraz sposób dopasowania uszczelnienia do komory można zaprojektować i wykonać tak, aby pasowały do szerokiego zakresu zastosowań. Aktualizacja norm, takich jak norma Amerykańskiego Instytutu Naftowego (API) 682, również przyczyniła się do zwiększenia niezawodności uszczelnień poprzez wprowadzenie wymagań weryfikujących konstrukcję, materiały i funkcjonalność uszczelnień.
DOPASOWANIE NA MIARĘ
Branża uszczelnień codziennie zmaga się z komercjalizacją technologii uszczelnień. Zbyt wielu nabywców myśli, że „uszczelnienie to uszczelnienie”. Standardowe pompy często wykorzystują to samo podstawowe uszczelnienie. Jednak po zainstalowaniu i zastosowaniu w określonych warunkach procesowych, często wprowadza się pewne modyfikacje w systemie uszczelnień, aby uzyskać wymaganą niezawodność w określonych warunkach pracy i procesie chemicznym.
Nawet przy tej samej standardowej konstrukcji wkładu, istnieje szeroki zakres możliwości personalizacji, od wyboru komponentów materiałowych po zastosowany schemat orurowania. Wskazówki producenta dotyczące doboru komponentów systemu uszczelniającego są kluczowe dla osiągnięcia wymaganego poziomu wydajności i ogólnej niezawodności. Tego typu personalizacja pozwala uszczelnieniom mechanicznym wydłużyć normalny okres użytkowania do 30–60 miesięcy zamiast 24 miesięcy.
Dzięki takiemu podejściu użytkownicy końcowi mogą mieć pewność, że otrzymają system uszczelnień zaprojektowany do ich konkretnego zastosowania, formy i funkcji. Dzięki temu rozwiązaniu użytkownik końcowy uzyskuje niezbędną wiedzę na temat działania pompy przed jej montażem. Nie ma potrzeby zgadywania, jak pompa działa ani czy poradzi sobie z danym zastosowaniem.
NIEZAWODNA KONSTRUKCJA
Chociaż większość operatorów procesów wykonuje te same funkcje, ich zastosowania nie są takie same. Procesy przebiegają z różną prędkością, w różnych temperaturach i przy różnych lepkościach, z różnymi procedurami operacyjnymi i różnymi konfiguracjami pomp.
Na przestrzeni lat branża uszczelnień mechanicznych wprowadziła znaczące innowacje, które zmniejszyły wrażliwość uszczelnień na zmienne warunki pracy i doprowadziły do wzrostu ich niezawodności. Oznacza to, że jeśli użytkownik końcowy nie dysponuje urządzeniami monitorującymi, które ostrzegałyby o wibracjach, temperaturze, obciążeniach łożysk i silnika, dzisiejsze uszczelnienia, w większości przypadków, nadal będą spełniać swoje podstawowe funkcje.
WNIOSEK
Dzięki inżynierii niezawodności, ulepszonym materiałom, projektowaniu wspomaganemu komputerowo i zaawansowanym technikom produkcji, uszczelnienia mechaniczne nieustannie dowodzą swojej wartości i niezawodności. Pomimo zmieniających się przepisów dotyczących kontroli emisji i hermetyzacji oraz limitów bezpieczeństwa i ekspozycji, uszczelnienia wciąż wyprzedzają rygorystyczne wymagania. Dlatego uszczelnienia mechaniczne są nadal preferowanym wyborem w przemyśle przetwórczym.
Czas publikacji: 30 czerwca 2022 r.