Izzivi, s katerimi se sooča procesna industrija, so se spremenili, čeprav še vedno črpa tekočine, nekatere nevarne ali strupene. Varnost in zanesljivost sta še vedno izjemnega pomena. Vendar pa upravljavci med številnimi šaržnimi operacijami povečujejo hitrosti, tlake, pretoke in celo resnost lastnosti tekočin (temperaturo, koncentracijo, viskoznost itd.). Za upravljavce rafinerij nafte, obratov za predelavo plina ter petrokemičnih in kemičnih obratov varnost pomeni nadzor in preprečevanje izgube ali izpostavljenosti črpanim tekočinam. Zanesljivost pomeni črpalke, ki delujejo učinkovito in ekonomično z manj potrebnim vzdrževanjem.
Pravilno zasnovano mehansko tesnilo zagotavlja upravljavcu črpalke dolgotrajno, varno in zanesljivo delovanje črpalke s preizkušeno tehnologijo. Med številnimi kosi vrtljive opreme in številnimi komponentami so se mehanska tesnila izkazala za zanesljiva v večini vrst obratovalnih pogojev.
ČRPALKE IN TESNILA – DOBRO PRILEGAJO
Težko je verjeti, da je minilo že skoraj 30 let od množične uvedbe tehnologije črpalk brez tesnil v procesno industrijo. Nova tehnologija je bila promovirana kot rešitev za vse težave in zaznane omejitve mehanskih tesnil. Nekateri so predlagali, da bi ta alternativa popolnoma odpravila uporabo mehanskih tesnil.
Vendar pa so končni uporabniki kmalu po tej promociji izvedeli, da lahko mehanska tesnila izpolnjujejo ali presežejo zakonsko določene zahteve glede puščanja in zadrževanja. Poleg tega so proizvajalci črpalk podprli tehnologijo z zagotavljanjem posodobljenih tesnilnih komor, ki so nadomestile stare kompresijske tesnilne "mašinke".
Današnje tesnilne komore so zasnovane posebej za mehanska tesnila, kar omogoča robustnejšo tehnologijo v kartušni platformi, lažjo namestitev in ustvarja okolje, ki tesnilom omogoča delovanje v polnem potencialu.
IZBOLJŠANJA V OBLIKOVANJU
Sredi osemdesetih let prejšnjega stoletja so novi okoljski predpisi industrijo prisilili, da je bila pozorna ne le na zadrževanje in emisije, temveč tudi na zanesljivost opreme. Povprečni povprečni čas med popravili (MTBR) za mehanska tesnila v kemičnem obratu je bil približno 12 mesecev. Danes je povprečni MTBR 30 mesecev. Trenutno ima naftna industrija, ki je podvržena nekaterim najstrožjim emisijskim standardom, povprečni MTBR več kot 60 mesecev.
Mehanska tesnila so ohranila svoj sloves z dokazovanjem sposobnosti izpolnjevanja in celo preseganja zahtev najboljše razpoložljive tehnologije krmiljenja (BACT). Poleg tega so ostala ekonomična in energetsko učinkovita tehnologija, ki je na voljo za izpolnjevanje emisijskih in okoljskih predpisov.
Računalniški programi omogočajo modeliranje in izdelavo prototipov tesnil pred proizvodnjo, da se pred namestitvijo na terenu potrdi, kako bodo obvladovala določene obratovalne pogoje. Zmogljivosti načrtovanja izdelave tesnil in tehnologija materialov za tesnilne površine so napredovale do te mere, da jih je mogoče razviti za popolnoma enakomerno prileganje procesni aplikaciji.
Današnji programi in tehnologija računalniškega modeliranja omogočajo uporabo 3D-pregledov načrtov, analize končnih elementov (FEA), računalniške dinamike tekočin (CFD), analize togega telesa in programov za diagnostiko s termovizijskim slikanjem, ki v preteklosti niso bili zlahka dostopni ali pa so bili predragi za pogosto uporabo pri prejšnjem 2D-risanju. Ta napredek v tehnikah modeliranja je povečal zanesljivost načrtovanja mehanskih tesnil.
Ti programi in tehnologije so utrli pot do zasnove standardnih kartušnih tesnil z veliko bolj robustnimi komponentami. Mednje so spadale odstranitev vzmeti in dinamičnih O-tesnil iz procesne tekočine, zaradi česar je postala tehnologija fleksibilnega statorja izbrana zasnova.
ZMOŽNOST TESTIRANJA OBLIKOVANJA PO MERI
Uvedba standardnih kartušnih tesnil je znatno prispevala k večji zanesljivosti tesnilnih sistemov zaradi njihove robustnosti in enostavnosti namestitve. Ta robustnost omogoča širši razpon pogojev uporabe z zanesljivim delovanjem.
Poleg tega je hitrejše načrtovanje in izdelava tesnilnih sistemov po meri omogočila »fino nastavitev« za različne zahteve glede delovanja črpalke. Prilagoditev je mogoče izvesti bodisi s spremembami samega tesnila bodisi, lažje, s pomožnimi komponentami sistema, kot je načrt cevovoda. Zmožnost nadzora okolja tesnila v različnih obratovalnih pogojih s pomočjo podpornega sistema ali načrtov cevovodov je najpomembnejša za delovanje in zanesljivost tesnila.
Prišlo je tudi do naravnega razvoja, ki je vključeval več črpalk po meri z ustreznim mehanskim tesnilom po meri. Danes je mogoče mehansko tesnilo hitro zasnovati in preizkusiti za vse vrste procesnih pogojev ali značilnosti črpalke. Tesnilne površine, dimenzijski parametri tesnilne komore in način, kako se tesnilo prilega tesnilni komori, je mogoče zasnovati in izdelati po meri za širok spekter aplikacij. Posodobitev standardov, kot je standard Ameriškega naftnega inštituta (API) 682, je prav tako spodbudila večjo zanesljivost tesnil z zahtevami, ki potrjujejo zasnovo, materiale in funkcionalnost tesnil.
PRILAGOJENO
Industrija tesnil se vsakodnevno bori s komodifikacijo tehnologije tesnil. Preveč kupcev misli, da je »tesnilo pač tesnilo pač tesnilo«. Standardne črpalke lahko pogosto uporabljajo isto osnovno tesnilo. Vendar pa se pri namestitvi in uporabi v specifičnih procesnih pogojih pogosto izvede določena prilagoditev tesnilnega sistema, da se doseže zahtevana zanesljivost v določenih obratovalnih pogojih in kemijskem procesu.
Tudi pri enaki standardni zasnovi kartuše obstaja širok spekter možnosti prilagoditve, od izbire materialnih komponent do uporabljenega načrta cevovodov. Navodila proizvajalca tesnil glede izbire komponent tesnilnega sistema so ključnega pomena za doseganje potrebne ravni delovanja in splošne zanesljivosti. Ta vrsta prilagoditve lahko omogoči podaljšanje normalne uporabe mehanskih tesnil do 30 do 60 mesecev MTBR namesto 24 mesecev.
S tem pristopom so lahko končni uporabniki prepričani, da bodo prejeli tesnilni sistem, ki je zasnovan za njihovo specifično uporabo, obliko in funkcijo. Ta zmogljivost končnemu uporabniku zagotavlja potrebno znanje o delovanju črpalke, še preden je nameščena. Ugibanje o tem, kako črpalka deluje ali ali je primerna za določeno uporabo, ni potrebno.
ZANESLJIVA ZASNOVA
Čeprav večina operaterjev procesov opravlja iste funkcije, se aplikacije razlikujejo. Procesi potekajo z različnimi hitrostmi, različnimi temperaturami in različnimi viskoznostmi, z različnimi operativnimi postopki in različnimi konfiguracijami črpalk.
Skozi leta je industrija mehanskih tesnil uvedla pomembne inovacije, ki so zmanjšale občutljivost tesnil na različne obratovalne pogoje in povečale zanesljivost. To pomeni, da bodo današnja tesnila v večini primerov še vedno opravljala svoje primarne funkcije, če končni uporabnik nima nadzorne opreme, ki bi opozarjala na vibracije, temperaturo, obremenitve ležajev in motorja.
ZAKLJUČEK
Z zanesljivostnim inženiringom, izboljšavami materialov, računalniško podprtim načrtovanjem in naprednimi proizvodnimi tehnikami mehanska tesnila še naprej dokazujejo svojo vrednost in zanesljivost. Kljub spreminjajočim se emisijam in nadzoru zadrževanja ter varnostnim in izpostavljenostnim omejitvam so tesnila ostala pred zahtevnimi zahtevami. Zato so mehanska tesnila še vedno prednostna izbira v procesni industriji.
Čas objave: 30. junij 2022