Výzvy, kterým čelí zpracovatelský průmysl, se změnily, ačkoliv nadále čerpají kapaliny, některé z nich nebezpečné nebo toxické. Bezpečnost a spolehlivost jsou stále prvořadé. Provozovatelé však při zpracování mnoha dávkových operací zvyšují rychlosti, tlaky, průtoky a dokonce i náročnost charakteristik kapalin (teplotu, koncentraci, viskozitu atd.). Pro provozovatele ropných rafinérií, zařízení na zpracování plynu a petrochemických a chemických závodů znamená bezpečnost kontrolu a prevenci ztrát nebo vystavení čerpaným kapalinám. Spolehlivost znamená čerpadla, která pracují efektivně a ekonomicky s menší potřebou údržby.
Správně navržená mechanická ucpávka zajišťuje obsluze čerpadla dlouhodobý, bezpečný a spolehlivý výkon čerpadla díky osvědčené technologii. Mezi mnoha rotačními zařízeními a nesčetnými komponenty se mechanické ucpávky osvědčily jako spolehlivé za většiny provozních podmínek.
ČERPADLA A TĚSNĚNÍ – DOBRÁ VHODNOST
Je těžké uvěřit, že od masového rozšíření technologie bezucpávkových čerpadel do zpracovatelského průmyslu uplynulo téměř 30 let. Nová technologie byla propagována jako řešení všech problémů a vnímaných omezení mechanických ucpávek. Někteří naznačovali, že tato alternativa by používání mechanických ucpávek zcela eliminovala.
Nicméně krátce po této propagaci se koncoví uživatelé dozvěděli, že mechanické ucpávky mohou splňovat nebo překračovat zákonné požadavky na úniky a ochrannou vrstvu. Výrobci čerpadel dále tuto technologii podpořili poskytnutím modernizovaných těsnicích komor, které nahradily staré kompresní ucpávky.
Dnešní těsnicí komory jsou navrženy speciálně pro mechanické ucpávky, což umožňuje robustnější technologii v kazetové platformě, usnadňuje instalaci a vytváří prostředí, které umožňuje těsněním fungovat na plný potenciál.
VYLEPŠENÍ V DESIGNU
V polovině 80. let 20. století nové environmentální předpisy donutily průmysl zaměřit se nejen na omezení a emise, ale také na spolehlivost zařízení. Průměrná střední doba mezi opravami (MTBR) mechanických ucpávek v chemickém závodě byla přibližně 12 měsíců. Dnes je průměrná MTBR 30 měsíců. V současné době má ropný průmysl, který podléhá jedněm z nejpřísnějších emisních limitů, průměrnou MTBR více než 60 měsíců.
Mechanické ucpávky si udržely svou pověst tím, že prokázaly schopnost splňovat a dokonce překračovat požadavky nejlepší dostupné technologie regulace (BACT). Navíc zůstaly ekonomickou a energeticky účinnou technologií dostupnou pro splnění emisních a environmentálních předpisů.
Počítačové programy umožňují modelování a prototypování těsnění před výrobou, aby se před instalací v terénu potvrdilo, jak zvládnou specifické provozní podmínky. Možnosti návrhu těsnění při výrobě a technologie materiálů pro těsnicí plochy pokročily do té míry, že je lze vyvinout pro dokonalé uložení v procesní aplikaci.
Dnešní programy a technologie počítačového modelování umožňují použití 3D kontroly návrhu, analýzy konečných prvků (FEA), výpočetní dynamiky tekutin (CFD), analýzy tuhých těles a diagnostických programů termovize, které v minulosti nebyly snadno dostupné nebo byly příliš nákladné pro časté použití s dřívějšími 2D výkresy. Tento pokrok v modelovacích technikách zvýšil spolehlivost návrhu mechanických ucpávek.
Tyto programy a technologie vedly k návrhu standardních kazetových těsnění s mnohem robustnějšími komponenty. Mezi ně patřilo odstranění pružin a dynamických O-kroužků z procesní kapaliny a učinily z technologie flexibilního statoru preferovanou konstrukci.
SCHOPNOST TESTOVÁNÍ ZAKÁZKOVÉHO NÁVRHU
Zavedení standardních kazetových těsnění významně přispělo k větší spolehlivosti těsnicích systémů díky jejich robustnosti a snadné instalaci. Tato robustnost umožňuje širší rozsah aplikačních podmínek se spolehlivým výkonem.
Navíc rychlejší návrh a výroba zakázkově navržených těsnicích systémů umožnila „jemné doladění“ pro různé požadavky na provoz čerpadla. Úpravy lze provést buď změnami samotného těsnění, nebo snadněji pomocí pomocných systémových komponent, jako je například plán potrubí. Schopnost řídit prostředí těsnění za různých provozních podmínek pomocí podpůrného systému nebo plánů potrubí je nejdůležitější pro výkon a spolehlivost těsnění.
Přirozeným vývojem byla také výroba více čerpadel na zakázku s odpovídající mechanickou ucpávkou na míru. Dnes lze mechanickou ucpávku rychle navrhnout a otestovat pro jakýkoli typ procesních podmínek nebo charakteristik čerpadla. Těsnicí plochy, rozměrové parametry těsnicí komory a způsob, jakým těsnění zapadá do těsnicí komory, lze navrhnout a vyrobit na míru pro širokou škálu aplikací. Aktualizace norem, jako je norma American Petroleum Institute (API) 682, také vedla k větší spolehlivosti těsnění prostřednictvím požadavků, které ověřují konstrukci, materiály a funkčnost těsnění.
STŘIH NA MÍRU
Průmysl těsnění denně bojuje s komoditizací technologie těsnění. Příliš mnoho kupujících si myslí, že „těsnění je těsnění je těsnění“. Standardní čerpadla mohou často používat stejné základní těsnění. Při instalaci a použití za specifických procesních podmínek se však často provádí určitý typ úprav těsnicího systému, aby se dosáhlo požadované spolehlivosti za daného souboru provozních podmínek a chemického procesu.
I při stejném standardním provedení kazety existuje široká škála možností přizpůsobení, od výběru materiálových komponentů až po použitý plán potrubí. Pokyny výrobce těsnění k výběru komponent těsnicího systému jsou klíčové pro dosažení požadované úrovně výkonu a celkové spolehlivosti. Tento typ přizpůsobení umožňuje prodloužit běžnou životnost mechanických těsnění až na 30 až 60 měsíců namísto 24 měsíců.
Díky tomuto přístupu si koncoví uživatelé mohou být jisti, že obdrží těsnicí systém, který je navržen pro jejich specifickou aplikaci, formu a funkci. Tato schopnost poskytuje koncovému uživateli znalosti potřebné o provozu čerpadla před jeho instalací. Není nutné hádat, jak čerpadlo funguje nebo zda je pro danou aplikaci schopné.
SPOLEHLIVÝ DESIGN
Přestože většina operátorů procesů vykonává stejné funkce, aplikace se liší. Procesy probíhají různými rychlostmi, různými teplotami a různými viskozitami, s různými provozními postupy a různými konfiguracemi čerpadel.
V průběhu let zavedl průmysl mechanických ucpávek významné inovace, které snížily citlivost těsnění na měnící se provozní podmínky a vedly ke zvýšení spolehlivosti. To znamená, že pokud koncový uživatel nemá k dispozici monitorovací přístroje pro varování před vibracemi, teplotou, zatížením ložisek a motoru, dnešní těsnění ve většině případů stále plní své primární funkce.
ZÁVĚR
Díky spolehlivému inženýrství, vylepšením materiálů, počítačově podporovanému navrhování a pokročilým výrobním technikám mechanické ucpávky i nadále prokazují svou hodnotu a spolehlivost. Navzdory měnícím se emisním a kontrolním limitům a bezpečnostním a expozičním limitům si těsnění udržela náskok před náročnými požadavky. Proto jsou mechanické ucpávky stále preferovanou volbou v procesním průmyslu.
Čas zveřejnění: 30. června 2022