Несмотря на то, что перекачивание жидкостей, в том числе опасных и токсичных, изменились задачи, стоящие перед перерабатывающими предприятиями. Безопасность и надежность по-прежнему имеют первостепенное значение. Однако операторы увеличивают скорость, давление, расход и даже жесткость характеристик жидкости (температура, концентрация, вязкость и т. д.) при выполнении многих периодических операций. Для операторов нефтеперерабатывающих заводов, газоперерабатывающих предприятий, нефтехимических и химических заводов безопасность означает контроль и предотвращение потерь или воздействия перекачиваемых жидкостей. Надежность означает работу насосов эффективно и экономично, с меньшими затратами на техническое обслуживание.
Правильно спроектированное механическое уплотнение гарантирует оператору насоса длительную, безопасную и надежную работу насоса благодаря проверенной технологии. Среди множества вращающихся элементов оборудования и бесчисленного количества компонентов механические уплотнения доказали свою надежность в большинстве типов условий эксплуатации.
НАСОСЫ И УПЛОТНЕНИЯ — ПРАВИЛЬНЫЙ ВЫБОР
Трудно поверить, что прошло почти 30 лет с момента массового внедрения технологии безуплотнительных насосов в перерабатывающую промышленность. Новая технология рекламировалась как решение всех проблем и предполагаемых ограничений механических уплотнений. Некоторые предполагали, что эта альтернатива полностью исключит использование механических уплотнений.
Однако вскоре после этой рекламной кампании конечные пользователи узнали, что механические уплотнения могут соответствовать или превосходить установленные законодательством требования к герметичности и герметизации. Кроме того, производители насосов поддержали эту технологию, предоставив модернизированные камеры уплотнений для замены старых компрессионных сальниковых уплотнений.
Современные камеры уплотнения разработаны специально для механических уплотнений, что позволяет использовать более надежные технологии в картриджной платформе, упрощает установку и создает условия, обеспечивающие максимальную эффективность работы уплотнений.
ДОСТИЖЕНИЯ В ДИЗАЙНЕ
В середине 1980-х годов новые экологические нормы заставили отрасль обратить внимание не только на герметичность и выбросы, но и на надежность оборудования. Среднее время между ремонтами (MTBR) механических уплотнений на химическом заводе составляло приблизительно 12 месяцев. Сегодня средний MTBR составляет 30 месяцев. В настоящее время в нефтяной промышленности, где действуют одни из самых строгих норм выбросов, средний MTBR превышает 60 месяцев.
Механические уплотнения сохранили свою репутацию благодаря способности соответствовать и даже превосходить требования наилучших доступных технологий контроля (BACT). Более того, они оставались экономичной и энергоэффективной технологией, позволяющей соответствовать нормам выбросов и экологическим требованиям.
Компьютерные программы позволяют моделировать и создавать прототипы уплотнений до начала производства, чтобы подтвердить их способность выдерживать конкретные условия эксплуатации перед установкой на объекте. Возможности проектирования уплотнений и технологии материалов для их изготовления достигли такого уровня, что их можно разрабатывать с учетом индивидуальных особенностей конкретного технологического процесса.
Современные программы и технологии компьютерного моделирования позволяют использовать трехмерный анализ конструкции, конечно-элементный анализ (КЭА), вычислительную гидродинамику (CFD), анализ твердых тел и программы диагностики с помощью тепловизионной съемки, которые ранее были недоступны или слишком дороги для частого использования при более ранних двухмерных чертежах. Эти достижения в методах моделирования повысили надежность конструкции механических уплотнений.
Эти программы и технологии проложили путь к разработке стандартных картриджных уплотнений с гораздо более прочными компонентами. К ним относятся исключение пружин и динамических уплотнительных колец из рабочей среды, что сделало технологию гибких статоров предпочтительной в качестве конструкции.
ВОЗМОЖНОСТЬ ТЕСТИРОВАНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ДИЗАЙНА
Внедрение стандартных картриджных уплотнений значительно повысило надежность систем уплотнений благодаря их прочности и простоте установки. Эта прочность позволяет использовать систему в более широком диапазоне условий эксплуатации с надежной работой.
Кроме того, более быстрое проектирование и изготовление систем уплотнения по индивидуальному заказу позволило осуществлять «тонкую настройку» под различные требования к работе насоса. Настройка может быть осуществлена либо путем изменения самого уплотнения, либо, что проще, с помощью вспомогательных компонентов системы, таких как схема трубопроводов. Возможность контролировать условия работы уплотнения в различных режимах эксплуатации с помощью вспомогательной системы или схемы трубопроводов имеет решающее значение для производительности и надежности уплотнения.
Естественным образом развивалась тенденция к созданию насосов по индивидуальным заказам, с соответствующим механическим уплотнением, разработанным с учетом конкретных требований. Сегодня механическое уплотнение может быть быстро спроектировано и протестировано для любых технологических условий или характеристик насоса. Поверхность уплотнения, габаритные параметры камеры уплотнения и способ его установки в камеру могут быть спроектированы и изготовлены с учетом индивидуальных особенностей широкого спектра применений. Обновление стандартов, таких как стандарт Американского института нефти (API) 682, также способствовало повышению надежности уплотнений за счет требований, подтверждающих конструкцию, материалы и функциональность уплотнений.
Индивидуальный пошив
В индустрии уплотнений ежедневно сталкиваются с проблемой стандартизации технологий. Слишком многие покупатели считают, что «уплотнение есть уплотнение». В стандартных насосах часто можно использовать одно и то же базовое уплотнение. Однако при установке и применении в конкретных технологических условиях часто требуется некоторая доработка системы уплотнения для достижения необходимой надежности в этих конкретных условиях эксплуатации и химическом процессе.
Даже при использовании стандартной конструкции картриджа существует широкий спектр возможностей для индивидуальной настройки, от выбора материалов компонентов до используемой схемы трубопроводов. Рекомендации производителя уплотнений по выбору компонентов системы уплотнения имеют решающее значение для достижения необходимого уровня производительности и общей надежности. Такая индивидуальная настройка позволяет механическим уплотнениям увеличить срок службы до 30-60 месяцев по сравнению с 24 месяцами.
Благодаря такому подходу конечные пользователи могут быть уверены в получении системы уплотнения, разработанной специально для их конкретного применения, формы и функций. Эта возможность предоставляет конечному пользователю необходимые знания о работе насоса до его установки. Нет необходимости гадать, как работает насос или сможет ли он справиться с конкретным применением.
НАДЕЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ
Хотя большинство операторов технологических процессов выполняют одни и те же функции, области их применения различаются. Процессы протекают с разной скоростью, при разных температурах и вязкостях, с разными процедурами эксплуатации и различными конфигурациями насосов.
За прошедшие годы в отрасли механических уплотнений были внедрены значительные инновации, которые снизили чувствительность уплотнений к изменяющимся условиям эксплуатации и привели к повышению надежности. Это означает, что если у конечного пользователя отсутствует контрольно-измерительная аппаратура для оповещения о вибрации, температуре, нагрузках на подшипники и двигатели, современные уплотнения в большинстве случаев по-прежнему будут выполнять свои основные функции.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Благодаря усовершенствованию технологий обеспечения надежности, улучшению материалов, компьютерному проектированию и передовым технологиям производства, механические уплотнения продолжают доказывать свою ценность и надежность. Несмотря на изменения в системах контроля выбросов и герметичности, а также в пределах допустимых норм безопасности и воздействия вредных веществ, уплотнения успешно справляются с этими сложными требованиями. Именно поэтому механические уплотнения по-прежнему остаются предпочтительным выбором в обрабатывающей промышленности.
Дата публикации: 30 июня 2022 г.