Os selos de aire da bomba de refuerzo dobre, adaptados da tecnoloxía de selado de aire do compresor, son máis comúns na industria do selado do eixe.Estes selos proporcionan a descarga cero do líquido bombeado á atmosfera, proporcionan menos resistencia á fricción no eixe da bomba e funcionan cun sistema de soporte máis sinxelo.Estes beneficios proporcionan un menor custo global do ciclo de vida da solución.
Estes selos funcionan introducindo unha fonte externa de gas a presión entre as superficies de selado interior e exterior.A particular topografía da superficie de selado exerce unha presión adicional sobre o gas de barreira, facendo que a superficie de selado se separe, facendo que a superficie de selado flote na película de gas.As perdas por rozamento son baixas xa que as superficies de selado xa non se tocan.O gas de barreira atravesa a membrana cun caudal baixo, consumindo o gas de barreira en forma de fugas, a maioría das cales escapan á atmosfera polas superficies exteriores de selado.O residuo fíltrase na cámara de selado e finalmente é arrastrado polo fluxo do proceso.
Todos os selos herméticos dobres requiren un fluído a presión (líquido ou gas) entre as superficies interior e exterior do conxunto do selo mecánico.Requírese un sistema de soporte para entregar este fluído ao selo.En cambio, nun selo dobre de presión lubricado líquido, o fluído de barreira circula desde o depósito a través do selo mecánico, onde lubrica as superficies do selado, absorbe calor e regresa ao depósito onde necesita disipar a calor absorbida.Estes sistemas de soporte de selado dobre de presión de fluído son complexos.As cargas térmicas aumentan coa presión e a temperatura do proceso e poden causar problemas de fiabilidade se non se calculan e configuran correctamente.
O sistema de soporte de dobre selado de aire comprimido ocupa pouco espazo, non require auga de refrixeración e require pouco mantemento.Ademais, cando se dispón dunha fonte fiable de gas de protección, a súa fiabilidade é independente da presión e temperatura do proceso.
Debido á crecente adopción de selos de aire de bombas de dobre presión no mercado, o American Petroleum Institute (API) engadiu o Programa 74 como parte da publicación da segunda edición da API 682.
74 Un sistema de apoio ao programa é normalmente un conxunto de manómetros e válvulas montados no panel que purgan o gas de barreira, regulan a presión augas abaixo e miden a presión e o fluxo de gas aos selos mecánicos.Seguindo o percorrido do gas de barreira polo panel do Plan 74, o primeiro elemento é a válvula de retención.Isto permite que a subministración de gas de barreira estea illada do selo para a substitución do elemento filtrante ou o mantemento da bomba.O gas de barreira pasa entón a través dun filtro coalescente de 2 a 3 micrómetros (µm) que atrapa líquidos e partículas que poden danar as características topográficas da superficie do selado, creando unha película de gas na superficie da superficie do selado.A continuación, un regulador de presión e un manómetro para axustar a presión da subministración de gas de barreira ao selo mecánico.
Os selos de gas da bomba de dobre presión requiren que a presión de subministración de gas de barreira alcance ou supere unha presión diferencial mínima por encima da presión máxima na cámara de selado.Esta caída de presión mínima varía segundo o fabricante e o tipo de selado, pero normalmente é de aproximadamente 30 libras por polgada cadrada (psi).O interruptor de presión úsase para detectar calquera problema coa presión de subministración de gas de barreira e facer sonar unha alarma se a presión cae por debaixo do valor mínimo.
O funcionamento do selo está controlado polo fluxo de gas de barreira mediante un caudalímetro.As desviacións das taxas de fluxo de gas de selado informadas polos fabricantes de selos mecánicos indican un rendemento de selado reducido.O fluxo de gas de barreira reducido pode deberse á rotación da bomba ou á migración do fluído cara á cara do selado (a partir do gas de barreira contaminado ou do fluído de proceso).
Moitas veces, despois de tales eventos, prodúcense danos nas superficies de selado e entón o fluxo de gas de barreira aumenta.Os aumentos de presión na bomba ou a perda parcial da presión do gas de barreira tamén poden danar a superficie de selado.As alarmas de alto caudal pódense usar para determinar cando é necesaria a intervención para corrixir o alto fluxo de gas.O punto de referencia para unha alarma de alto caudal adoita estar no rango de 10 a 100 veces o fluxo de gas de barreira normal, normalmente non determinado polo fabricante do selo mecánico, pero depende da cantidade de fuga de gas que poida tolerar a bomba.
Tradicionalmente utilizáronse caudalímetros de calibre variable e non é raro que se conecten en serie caudalímetros de gama baixa e alta.Pódese instalar entón un interruptor de caudal alto no medidor de caudal de rango alto para dar unha alarma de caudal alto.Os caudalímetros de área variable só se poden calibrar para determinados gases a determinadas temperaturas e presións.Cando se opera noutras condicións, como as flutuacións de temperatura entre o verán e o inverno, o caudal mostrado non se pode considerar un valor exacto, pero está próximo ao valor real.
Co lanzamento da cuarta edición da API 682, as medicións de caudal e presión pasaron de analóxica a dixital con lecturas locais.Os caudalímetros dixitais pódense usar como caudalímetros de área variable, que converten a posición do flotador en sinais dixitais, ou como caudalímetros máisicos, que converten automaticamente o fluxo másico en caudal volumétrico.A característica distintiva dos transmisores de fluxo de masa é que proporcionan saídas que compensan a presión e a temperatura para proporcionar un verdadeiro fluxo en condicións atmosféricas estándar.A desvantaxe é que estes dispositivos son máis caros que os caudalímetros de área variable.
O problema co uso dun transmisor de fluxo é atopar un transmisor capaz de medir o fluxo de gas de barreira durante o funcionamento normal e nos puntos de alarma de alto fluxo.Os sensores de fluxo teñen valores máximos e mínimos que se poden ler con precisión.Entre o fluxo cero e o valor mínimo, o fluxo de saída pode non ser preciso.O problema é que a medida que aumenta o caudal máximo para un determinado modelo de transdutor de fluxo, tamén aumenta o caudal mínimo.
Unha solución é usar dous transmisores (un de baixa frecuencia e outro de alta frecuencia), pero esta é unha opción cara.O segundo método é usar un sensor de fluxo para o rango de fluxo de funcionamento normal e usar un interruptor de caudal alto cun medidor de caudal analóxico de rango alto.O último compoñente polo que pasa o gas de barreira é a válvula de retención antes de que o gas de barreira abandone o panel e se conecte ao selo mecánico.Isto é necesario para evitar o refluxo do líquido bombeado no panel e danos ao instrumento en caso de perturbacións anormais do proceso.
A válvula de retención debe ter unha presión de apertura baixa.Se a selección é incorrecta ou se o selo de aire da bomba de dobre presión ten un fluxo de gas de barreira baixo, pódese ver que a pulsación do fluxo de gas de barreira é causada pola apertura e reasento da válvula de retención.
Xeralmente, o nitróxeno das plantas úsase como gas de barreira porque está facilmente dispoñible, inerte e non provoca reaccións químicas adversas no líquido bombeado.Tamén se poden utilizar gases inertes que non están dispoñibles, como o argón.Nos casos nos que a presión do gas de protección requirida é maior que a presión de nitróxeno da planta, un amplificador de presión pode aumentar a presión e almacenar o gas de alta presión nun receptor conectado á entrada do panel Plan 74.En xeral, non se recomendan botellas de nitróxeno embotelladas xa que requiren a substitución constante dos cilindros baleiros por outros cheos.Se a calidade do selo se deteriora, a botella pódese baleirar rapidamente, facendo que a bomba se pare para evitar máis danos e fallas do selo mecánico.
A diferenza dos sistemas de barreira de líquidos, os sistemas de apoio do Plan 74 non requiren a proximidade dos selos mecánicos.A única advertencia aquí é a sección alongada do tubo de pequeno diámetro.Unha caída de presión entre o panel Plan 74 e o selado pode producirse na tubaxe durante períodos de alto caudal (degradación do selo), o que reduce a presión de barreira dispoñible para o selo.Aumentar o tamaño da tubaxe pode resolver este problema.Como regra xeral, os paneis Plan 74 están montados nun soporte a unha altura conveniente para controlar as válvulas e ler lecturas de instrumentos.O soporte pódese montar na placa base da bomba ou xunto á bomba sen interferir coa inspección e mantemento da bomba.Evitar riscos de tropezo nas tubaxes/tubos que conectan os paneis do Plan 74 con selos mecánicos.
Para as bombas entre cojinetes con dous selos mecánicos, un en cada extremo da bomba, non se recomenda utilizar un panel e unha saída de gas de barreira separada para cada selo mecánico.A solución recomendada é utilizar un panel Plan 74 separado para cada selo, ou un panel Plan 74 con dúas saídas, cada un co seu propio conxunto de caudalímetros e interruptores de caudal.Nas zonas con invernos fríos pode ser necesario invernar os paneis do Plan 74.Isto faise principalmente para protexer o equipo eléctrico do panel, xeralmente encaixando o panel no armario e engadindo elementos de calefacción.
Un fenómeno interesante é que o caudal do gas de barreira aumenta coa diminución da temperatura de subministración do gas de barreira.Isto adoita pasar desapercibido, pero pódese notar en lugares con invernos fríos ou grandes diferenzas de temperatura entre o verán e o inverno.Nalgúns casos, pode ser necesario axustar o punto de consigna da alarma de alto fluxo para evitar falsas alarmas.Os condutos de aire dos paneis e os tubos/tubos de conexión deben ser purgados antes de poñer en servizo os paneis Plan 74.Isto conséguese máis facilmente engadindo unha válvula de ventilación na conexión do selado mecánico ou preto da mesma.Se non se dispón dunha válvula de purga, o sistema pódese purgar desconectando o tubo/tubo do selo mecánico e, a continuación, reconectándoo despois da purga.
Despois de conectar os paneis do Plan 74 aos selos e comprobar todas as conexións para detectar fugas, o regulador de presión agora pódese axustar á presión establecida na aplicación.O panel debe subministrar gas de barreira presurizado ao selo mecánico antes de encher a bomba con fluído de proceso.Os selos e paneis do Plan 74 están listos para comezar cando se completen os procedementos de posta en servizo e ventilación da bomba.
O elemento filtrante debe ser inspeccionado despois dun mes de funcionamento ou cada seis meses se non se atopa contaminación.O intervalo de substitución do filtro dependerá da pureza do gas subministrado, pero non debe superar os tres anos.
As taxas de gas de barreira deberían comprobarse e rexistrarse durante as inspeccións rutineiras.Se a pulsación do fluxo de aire da barreira causada pola apertura e o peche da válvula de retención é o suficientemente grande como para activar unha alarma de alto fluxo, é posible que teña que aumentar estes valores de alarma para evitar falsas alarmas.
Un paso importante na desmantelación é que o illamento e a despresurización do gas de protección deberían ser o último paso.En primeiro lugar, illar e despresurizar a carcasa da bomba.Unha vez que a bomba estea en condicións de seguridade, pódese desactivar a presión de subministración de gas de protección e eliminar a presión do gas da tubaxe que conecta o panel Plan 74 co selo mecánico.Drene todo o fluído do sistema antes de comezar calquera traballo de mantemento.
Os selos de aire de bomba de dobre presión combinados cos sistemas de apoio Plan 74 proporcionan aos operadores unha solución de selado do eixe de emisión cero, un investimento de capital menor (en comparación cos selos con sistemas de barreira de líquidos), un custo reducido do ciclo de vida, unha pequena pegada do sistema de soporte e requisitos mínimos de servizo.
Cando se instala e se opera de acordo coas mellores prácticas, esta solución de contención pode proporcionar fiabilidade a longo prazo e aumentar a dispoñibilidade de equipos rotativos.
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 é xerente de grupo de produtos en John Crane.Savage é licenciado en Enxeñaría pola Universidade de Sydney, Australia.Para máis información visite johncrane.com.
Hora de publicación: 08-09-2022