Výzvy, ktorým čelia spracovateľské odvetvia, sa zmenili, hoci naďalej čerpajú kvapaliny, niektoré nebezpečné alebo toxické. Bezpečnosť a spoľahlivosť sú stále prvoradé. Prevádzkovatelia však pri spracovaní mnohých dávkových operácií zvyšujú rýchlosti, tlaky, prietoky a dokonca aj závažnosť charakteristík kvapaliny (teplota, koncentrácia, viskozita atď.). Pre prevádzkovateľov ropných rafinérií, zariadení na spracovanie plynu a petrochemických a chemických závodov znamená bezpečnosť kontrolu a predchádzanie stratám alebo vystaveniu sa čerpaným kvapalinám. Spoľahlivosť znamená čerpadlá, ktoré pracujú efektívne a ekonomicky s menšou potrebou údržby.
Správne navrhnuté mechanické tesnenie zaručuje prevádzkovateľovi čerpadla dlhotrvajúci, bezpečný a spoľahlivý výkon čerpadla vďaka overenej technológii. Spomedzi mnohých rotačných zariadení a nespočetného množstva komponentov sa mechanické tesnenia osvedčili ako spoľahlivé vo väčšine typov prevádzkových podmienok.
ČERPADLA A TESNENIA – DOBRÁ VHODNOTA
Je ťažké uveriť, že od masívneho zavedenia technológie bezupchávkových čerpadiel do spracovateľského priemyslu uplynulo takmer 30 rokov. Nová technológia bola propagovaná ako riešenie všetkých problémov a vnímaných obmedzení mechanických upchávok. Niektorí naznačovali, že táto alternatíva by úplne eliminovala používanie mechanických upchávok.
Krátko po tejto propagácii sa však koncoví používatelia dozvedeli, že mechanické upchávky môžu spĺňať alebo prekračovať zákonné požiadavky na úniky a izoláciu. Výrobcovia čerpadiel ďalej podporili túto technológiu poskytnutím modernizovaných tesniacich komôr, ktoré nahradili staré kompresné upchávky.
Dnešné tesniace komory sú navrhnuté špeciálne pre mechanické upchávky, čo umožňuje robustnejšiu technológiu v kazetovej platforme, jednoduchšiu inštaláciu a vytvára prostredie, ktoré umožňuje upchávkam fungovať naplno.
VYLEPŠENIA V DIZAJNE
V polovici 80. rokov 20. storočia nové environmentálne predpisy prinútili priemysel nielen zamerať sa na obmedzenie šírenia a emisie, ale aj na spoľahlivosť zariadení. Priemerná stredná doba medzi opravami (MTBR) mechanických upchávok v chemickom závode bola približne 12 mesiacov. Dnes je priemerná MTBR 30 mesiacov. V súčasnosti má ropný priemysel, ktorý podlieha niektorým z najprísnejších úrovní emisií, priemernú MTBR viac ako 60 mesiacov.
Mechanické upchávky si udržali svoju reputáciu tým, že preukázali schopnosť spĺňať a dokonca prekračovať požiadavky najlepšej dostupnej technológie regulácie (BACT). Navyše, zostali ekonomickou a energeticky úspornou technológiou, ktorá spĺňa emisné a environmentálne predpisy.
Počítačové programy umožňujú modelovanie a prototypovanie tesnení pred výrobou, aby sa pred inštaláciou v teréne potvrdilo, ako zvládnu špecifické prevádzkové podmienky. Možnosti návrhu pri výrobe tesnení a technológia materiálov na povrch tesnení pokročili do takej miery, že ich možno vyvinúť pre dokonalé prispôsobenie sa danej procesnej aplikácii.
Dnešné programy a technológie počítačového modelovania umožňujú použitie 3D kontroly návrhu, analýzy konečných prvkov (FEA), výpočtovej dynamiky tekutín (CFD), analýzy tuhých telies a diagnostických programov termovízie, ktoré v minulosti neboli ľahko dostupné alebo boli príliš nákladné na časté používanie pri skorších 2D kresliacich metódach. Tieto pokroky v modelovacích technikách zvýšili spoľahlivosť návrhu mechanických upchávok.
Tieto programy a technológie viedli k návrhu štandardných kazetových tesnení s oveľa robustnejšími komponentmi. Patrilo k nim odstránenie pružín a dynamických O-krúžkov z procesnej kvapaliny a urobili z flexibilnej statora prvú konštrukciu.
SCHOPNOSŤ TESTOVANIA ZÁKAZKOVÉHO NÁVRHU
Zavedenie štandardných kazetových tesnení významne prispelo k väčšej spoľahlivosti tesniacich systémov vďaka ich robustnosti a jednoduchej inštalácii. Táto robustnosť umožňuje širší rozsah aplikačných podmienok so spoľahlivým výkonom.
Okrem toho, rýchlejší návrh a výroba tesniacich systémov navrhnutých na mieru umožnili „jemné doladenie“ pre rôzne požiadavky na prevádzku čerpadla. Prispôsobenie je možné zaviesť buď zmenami v samotnom tesnení, alebo jednoduchšie prostredníctvom pomocných komponentov systému, ako je napríklad plán potrubia. Schopnosť kontrolovať prostredie tesnenia za rôznych prevádzkových podmienok pomocou podporného systému alebo plánov potrubia je najdôležitejšia pre výkon a spoľahlivosť tesnenia.
Prirodzeným vývojom bolo aj viac zákazkovo navrhnutých čerpadiel so zodpovedajúcim prispôsobeným mechanickým tesnením. Dnes je možné mechanické tesnenie rýchlo navrhnúť a otestovať pre akýkoľvek typ procesných podmienok alebo charakteristík čerpadla. Tesniace plochy, rozmerové parametre tesniacej komory a spôsob, akým tesnenie zapadá do tesniacej komory, je možné navrhnúť a vyrobiť na mieru pre širokú škálu aplikácií. Aktualizácia noriem, ako je norma Amerického ropného inštitútu (API) 682, tiež priniesla väčšiu spoľahlivosť tesnení prostredníctvom požiadaviek, ktoré overujú dizajn, materiály a funkčnosť tesnenia.
VHODNÉ NA MIERU
Priemysel s tesneniami denne bojuje s komoditizáciou technológie tesnení. Príliš veľa kupujúcich si myslí, že „tesnenie je tesnenie je tesnenie“. Štandardné čerpadlá často môžu používať rovnaké základné tesnenie. Pri inštalácii a použití v špecifických procesných podmienkach sa však často implementuje určitý typ prispôsobenia tesniaceho systému, aby sa dosiahla požadovaná spoľahlivosť za daného súboru prevádzkových podmienok a chemického procesu.
Aj pri rovnakom štandardnom dizajne kazety existuje široká škála možností prispôsobenia, od výberu materiálových komponentov až po použitý plán potrubia. Pokyny výrobcu tesnení týkajúce sa výberu komponentov tesniaceho systému sú kľúčové pre dosiahnutie požadovanej úrovne výkonu a celkovej spoľahlivosti. Tento typ prispôsobenia môže umožniť mechanickým tesneniam predĺžiť bežné používanie až na 30 až 60 mesiacov MTBR namiesto 24 mesiacov.
Vďaka tomuto prístupu si koncoví používatelia môžu byť istí, že dostanú tesniaci systém, ktorý je navrhnutý pre ich špecifickú aplikáciu, formu a funkciu. Táto schopnosť poskytuje koncovému používateľovi potrebné znalosti o prevádzke čerpadla pred jeho inštaláciou. Nie je potrebné hádať, ako čerpadlo funguje alebo či si poradí s danou aplikáciou.
SPOĽAHLIVÝ DIZAJN
Hoci väčšina operátorov procesov vykonáva rovnaké funkcie, aplikácie nie sú rovnaké. Procesy prebiehajú pri rôznych rýchlostiach, rôznych teplotách a rôznych viskozitách, s rôznymi prevádzkovými postupmi a rôznymi konfiguráciami čerpadiel.
V priebehu rokov zaviedol priemysel mechanických upchávok významné inovácie, ktoré znížili citlivosť upchávok na meniace sa prevádzkové podmienky a viedli k zvýšeniu spoľahlivosti. To znamená, že ak koncový používateľ nemá k dispozícii monitorovacie prístroje na poskytovanie varovaní pred vibráciami, teplotou, zaťažením ložísk a motora, dnešné upchávky vo väčšine prípadov stále plní svoje primárne funkcie.
ZÁVER
Vďaka spoľahlivému inžinierstvu, vylepšeniam materiálov, počítačom podporovanému návrhu a pokročilým výrobným technikám mechanické upchávky naďalej dokazujú svoju hodnotu a spoľahlivosť. Napriek meniacim sa emisiám a kontrole obmedzení a bezpečnostným a expozičným limitom si upchávky udržali náskok pred náročnými požiadavkami. Preto sú mechanické upchávky stále preferovanou voľbou v procesnom priemysle.
Čas uverejnenia: 30. júna 2022