Проблемы, с которыми сталкиваются перерабатывающие отрасли, изменились, хотя они продолжают перекачивать жидкости, некоторые из которых опасны или токсичны. Безопасность и надёжность по-прежнему имеют первостепенное значение. Однако операторы увеличивают скорость, давление, расход и даже характеристики жидкости (температуру, концентрацию, вязкость и т. д.) при выполнении многочисленных пакетных операций. Для операторов нефтеперерабатывающих, газоперерабатывающих, нефтехимических и химических заводов безопасность означает контроль и предотвращение потерь перекачиваемых жидкостей или воздействия на них. Надёжность означает, что насосы работают эффективно и экономично, требуя меньшего обслуживания.
Правильно спроектированное торцевое уплотнение гарантирует оператору насоса долговечную, безопасную и надёжную работу благодаря проверенной технологии. Среди множества вращающихся механизмов и множества компонентов, торцевые уплотнения доказали свою надёжность в большинстве условий эксплуатации.
НАСОСЫ И УПЛОТНЕНИЯ — ХОРОШАЯ ПОДХОД
Трудно поверить, что прошло почти 30 лет с момента массового внедрения технологии бессальниковых насосов в перерабатывающую промышленность. Новая технология позиционировалась как решение всех проблем и предполагаемых ограничений торцевых уплотнений. Некоторые предполагали, что эта альтернатива полностью исключит использование торцевых уплотнений.
Однако вскоре после этого продвижения конечные пользователи узнали, что торцевые уплотнения могут соответствовать или даже превосходить установленные законом требования к утечкам и герметичности. Более того, производители насосов поддержали эту технологию, предложив обновлённые уплотнительные камеры вместо старых сальников.
Современные уплотнительные камеры разработаны специально для механических уплотнений, что позволяет реализовать более надежную технологию на картриджной платформе, обеспечивает более простую установку и создает среду, в которой уплотнения могут функционировать в полную силу.
УСПЕХИ ДИЗАЙНА
В середине 1980-х годов новые экологические нормы заставили отрасль уделять внимание не только защите окружающей среды и выбросам, но и надежности оборудования. Средний срок службы (MTBR) механических уплотнений на химических заводах составлял около 12 месяцев. Сегодня средний срок службы составляет 30 месяцев. В настоящее время в нефтяной промышленности, где действуют одни из самых строгих требований к выбросам, средний срок службы превышает 60 месяцев.
Торцевые уплотнения подтвердили свою репутацию, продемонстрировав способность соответствовать и даже превосходить требования наилучших доступных технологий управления (BACT). Более того, они остаются экономичной и энергоэффективной технологией, соответствующей экологическим нормам и нормам выбросов.
Компьютерные программы позволяют моделировать и создавать прототипы уплотнений перед изготовлением, чтобы убедиться в их способности выдерживать конкретные условия эксплуатации до их установки на объекте. Возможности проектирования уплотнений и технологии материалов для их поверхностей достигли такого уровня развития, что их можно разрабатывать с точностью до 1 к 1 для конкретного технологического процесса.
Современные программы и технологии компьютерного моделирования позволяют использовать программы трёхмерного анализа конструкции, конечно-элементного анализа (КЭА), вычислительной гидродинамики (ВГД), анализа жёсткого тела и тепловизионной диагностики, которые ранее были недоступны или слишком дороги для частого использования при прежнем двумерном проектировании. Эти достижения в методах моделирования повысили надёжность конструкции торцевых уплотнений.
Эти программы и технологии открыли путь к разработке стандартных картриджных уплотнений с гораздо более прочными компонентами. Это включало в себя устранение пружин и динамических уплотнительных колец из рабочей жидкости, а также сделало технологию гибких статоров предпочтительным решением.
ВОЗМОЖНОСТЬ ТЕСТИРОВАНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ДИЗАЙНА
Внедрение стандартных картриджных уплотнений значительно повысило надёжность уплотнительных систем благодаря их прочности и простоте установки. Эта надёжность позволяет использовать их в более широком диапазоне условий эксплуатации, обеспечивая при этом надёжную работу.
Кроме того, более быстрое проектирование и изготовление систем уплотнений по индивидуальному заказу позволило осуществлять «тонкую настройку» под изменяющиеся требования к производительности насоса. Индивидуализация может осуществляться либо путём изменения конструкции самого уплотнения, либо, что проще, путём использования вспомогательных компонентов системы, таких как схема трубопроводов. Возможность управления средой уплотнения в изменяющихся условиях эксплуатации с помощью системы поддержки или схемы трубопроводов имеет важнейшее значение для производительности и надёжности уплотнения.
Естественным развитием стало также увеличение числа насосов, разработанных по индивидуальному заказу, с соответствующим торцевым уплотнением, изготовленным по индивидуальному заказу. Сегодня торцевое уплотнение можно быстро спроектировать и испытать для любых условий технологического процесса и любых характеристик насоса. Уплотнительные поверхности, размерные параметры уплотнительной камеры и способ установки уплотнения в камеру уплотнения могут быть спроектированы и изготовлены с учетом индивидуальных требований для широкого спектра применений. Обновление стандартов, таких как стандарт Американского института нефти (API) 682, также способствовало повышению надежности уплотнений благодаря требованиям, определяющим конструкцию, материалы и функциональность уплотнения.
ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ПОДГОНКА
Производители уплотнений ежедневно борются с коммерциализацией технологий уплотнений. Слишком многие покупатели думают, что «уплотнение — это уплотнение, это уплотнение». Стандартные насосы часто используют одно и то же базовое уплотнение. Однако при установке и эксплуатации в конкретных условиях технологического процесса часто требуется определённая адаптация системы уплотнений для обеспечения требуемой надёжности в конкретных условиях эксплуатации и химическом процессе.
Даже при одинаковой стандартной конструкции картриджа существует широкий спектр возможностей для адаптации к требованиям заказчика: от выбора материалов компонентов до схемы трубопроводов. Рекомендации производителя уплотнения по выбору компонентов уплотнительной системы имеют решающее значение для достижения необходимого уровня производительности и общей надежности. Такая адаптация позволяет увеличить срок службы торцевых уплотнений до 30–60 месяцев (средняя межремонтная дистанция) вместо 24 месяцев.
Благодаря такому подходу конечные пользователи могут быть уверены в получении системы герметизации, разработанной с учётом их конкретных условий применения, формы и функций. Эта возможность позволяет конечному пользователю получить необходимые знания о работе насоса ещё до его установки. Нет необходимости гадать о том, как работает насос или справится ли он с поставленной задачей.
НАДЕЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ
Хотя большинство операторов технологических процессов выполняют одни и те же функции, области применения различаются. Процессы протекают с разной скоростью, при разных температурах и вязкости, с разными рабочими процедурами и разными конфигурациями насосов.
За прошедшие годы в отрасли производства торцевых уплотнений были внедрены значительные инновации, которые снизили чувствительность уплотнений к изменяющимся условиям эксплуатации и привели к повышению их надёжности. Это означает, что даже если у конечного пользователя отсутствуют контрольно-измерительные приборы, предупреждающие о вибрации, температуре, нагрузках на подшипники и двигатели, современные уплотнения в большинстве случаев по-прежнему будут выполнять свои основные функции.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Благодаря повышению надежности, совершенствованию материалов, автоматизированному проектированию и передовым технологиям производства механические уплотнения продолжают доказывать свою ценность и надежность. Несмотря на меняющиеся требования к контролю выбросов и локализации, а также к безопасности и уровню воздействия, уплотнения продолжают опережать строгие требования. Именно поэтому механические уплотнения по-прежнему являются предпочтительным выбором в перерабатывающей промышленности.
Время публикации: 30 июня 2022 г.