Проблемы, с которыми сталкиваются перерабатывающие отрасли, изменились, хотя они продолжают перекачивать жидкости, некоторые из которых опасны или токсичны. Безопасность и надежность по-прежнему имеют первостепенное значение. Однако операторы увеличивают скорости, давления, скорости потока и даже жесткость характеристик жидкости (температуру, концентрацию, вязкость и т. д.) при обработке многих пакетных операций. Для операторов нефтеперерабатывающих заводов, газоперерабатывающих установок, нефтехимических и химических заводов безопасность означает контроль и предотвращение потерь или воздействия перекачиваемых жидкостей. Надежность означает насосы, которые работают эффективно и экономично, с меньшим требуемым обслуживанием.
Правильно спроектированное механическое уплотнение гарантирует оператору насоса длительную, безопасную и надежную работу насоса с проверенной технологией. Среди множества вращающихся частей оборудования и множества компонентов механические уплотнения доказали свою надежную работу в большинстве типов рабочих условий.
НАСОСЫ И УПЛОТНЕНИЯ — ХОРОШАЯ ПОДХОДИТ
Трудно поверить, что прошло почти 30 лет с момента массового продвижения технологии бессальниковых насосов в перерабатывающую промышленность. Новая технология была представлена как решение всех проблем и предполагаемых ограничений механических уплотнений. Некоторые предполагали, что эта альтернатива полностью исключит использование механических уплотнений.
Однако вскоре после этой акции конечные пользователи узнали, что механические уплотнения могут соответствовать или превосходить установленные законом требования к утечкам и сдерживанию. Кроме того, производители насосов поддержали технологию, предоставив обновленные уплотнительные камеры для замены старых компрессионных набивок «сальниковых коробок».
Современные уплотнительные камеры разработаны специально для механических уплотнений, что позволяет реализовать более надежную технологию на картриджной платформе, обеспечивает более простую установку и создает среду, позволяющую уплотнениям функционировать в полную силу.
УЛУЧШЕНИЯ ДИЗАЙНА
В середине 1980-х годов новые экологические нормы заставили отрасль обратить внимание не только на сдерживание и выбросы, но и на надежность оборудования. Среднее время между ремонтами (MTBR) механических уплотнений на химическом заводе составляло около 12 месяцев. Сегодня среднее значение MTBR составляет 30 месяцев. В настоящее время в нефтяной промышленности, где действуют одни из самых строгих уровней выбросов, среднее значение MTBR составляет более 60 месяцев.
Механические уплотнения сохранили свою репутацию, продемонстрировав способность соответствовать и даже превосходить требования наилучшей доступной технологии управления (BACT). Более того, они сделали это, оставаясь экономичной и энергоэффективной технологией, доступной для соблюдения норм выбросов и охраны окружающей среды.
Компьютерные программы позволяют моделировать и создавать прототипы уплотнений перед производством, чтобы подтвердить, как они будут справляться с конкретными условиями эксплуатации перед установкой на месте. Возможности проектирования производства уплотнений и технология материалов для уплотнительных поверхностей достигли такой степени, что их можно разрабатывать для индивидуальной подгонки под технологическое применение.
Современные программы и технологии компьютерного моделирования позволяют использовать 3-D обзор конструкции, конечно-элементный анализ (FEA), вычислительную гидродинамику (CFD), анализ жесткого тела и диагностические программы тепловизионной диагностики, которые были недоступны в прошлом или были слишком дорогими для частого использования с более ранним 2-D черчением. Эти достижения в методах моделирования повысили надежность конструкции механических уплотнений.
Эти программы и технологии проложили путь к проектированию стандартных картриджных уплотнений с гораздо более прочными компонентами. Они включали удаление пружин и динамических уплотнительных колец из технологической жидкости и сделали технологию гибкого статора конструкцией выбора.
ВОЗМОЖНОСТЬ ТЕСТИРОВАНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ДИЗАЙНА
Внедрение стандартных картриджных уплотнений значительно повысило надежность уплотнительных систем благодаря их прочности и простоте установки. Эта прочность позволяет использовать более широкий диапазон условий применения с надежной производительностью.
Кроме того, более быстрое проектирование и изготовление систем уплотнений по индивидуальному заказу позволило осуществить «тонкую настройку» для различных требований к работе насоса. Индивидуализация может быть осуществлена либо путем внесения изменений в само уплотнение, либо, что проще, посредством вспомогательных компонентов системы, таких как план трубопровода. Возможность контролировать среду уплотнения в различных условиях эксплуатации с помощью системы поддержки или планов трубопровода имеет решающее значение для производительности и надежности уплотнения.
Также произошло естественное развитие, которое привело к появлению большего количества насосов, спроектированных по индивидуальному заказу, с соответствующим индивидуальным механическим уплотнением. Сегодня механическое уплотнение можно быстро спроектировать и испытать для любого типа условий процесса или характеристик насоса. Поверхности уплотнения, размерные параметры уплотнительной камеры и то, как уплотнение вписывается в уплотнительную камеру, можно спроектировать и изготовить по индивидуальному заказу для широкого спектра применений. Обновление стандартов, таких как стандарт Американского института нефти (API) 682, также привело к повышению надежности уплотнения за счет требований, которые проверяют конструкцию уплотнения, материалы и функциональность.
ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ПОДГОНКА
Индустрия уплотнений ежедневно борется с коммерциализацией технологии уплотнений. Слишком много покупателей думают, что «уплотнение — это уплотнение — это уплотнение». Стандартные насосы часто могут использовать одно и то же базовое уплотнение. Однако при установке и применении в определенных условиях процесса часто реализуется некоторый тип настройки в системе уплотнений для получения требуемой надежности в этом конкретном наборе рабочих условий и химического процесса.
Даже при одинаковой стандартной конструкции картриджа существует широкий спектр возможностей настройки от выбора материальных компонентов до используемого плана трубопровода. Руководство по выбору компонентов уплотнительной системы производителем уплотнения имеет решающее значение для достижения необходимого уровня производительности и общей надежности. Этот тип настройки может позволить механическим уплотнениям продлить нормальное использование до 30–60 месяцев MTBR вместо 24 месяцев.
При таком подходе конечные пользователи могут быть уверены в получении уплотнительной системы, которая разработана для их конкретного применения, формы и функции. Эта возможность предоставляет конечному пользователю необходимые знания о работе насоса до его установки. Не нужно гадать о том, как работает насос или может ли он справиться с приложением.
НАДЕЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ
Хотя большинство операторов процессов выполняют одни и те же функции, приложения не одинаковы. Процессы протекают на разных скоростях, при разных температурах и вязкостях, с разными рабочими процедурами и разными конфигурациями насосов.
За прошедшие годы отрасль механических уплотнений внедрила значительные инновации, которые снизили чувствительность уплотнений к изменяющимся условиям эксплуатации и привели к повышению надежности. Это означает, что если у конечного пользователя нет контрольно-измерительных приборов для оповещения о вибрации, температуре, нагрузках на подшипники и двигатели, то современные уплотнения в большинстве случаев по-прежнему будут выполнять свои основные функции.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Благодаря надежности инженерии, улучшению материалов, автоматизированному проектированию и передовым технологиям производства механические уплотнения продолжают доказывать свою ценность и надежность. Несмотря на меняющиеся выбросы и контроль за сдерживанием, а также пределы безопасности и воздействия, уплотнения опережают сложные требования. Вот почему механические уплотнения по-прежнему являются предпочтительным выбором в обрабатывающей промышленности.
Время публикации: 30 июня 2022 г.