Ikkita mexanik muhr tizimlari: qachon va nima uchun ulardan foydalanish kerak

Kirish

Ikkita mexanik muhr odatda oqish kichik texnik xizmat ko'rsatish muammosi sifatida emas, balki xavfsizlik, atrof-muhit yoki ishonchlilik xavfi sifatida ko'rib chiqilganda tanlanadi. Xavfli, uchuvchan, aşındırıcı yoki yomon moylanadigan suyuqliklarni ishlatadigan nasoslarda ikki tomonlama muhrlash tizimi ikkinchi himoya to'sig'ini qo'shadi va odatda ish sharoitlarini barqarorlashtirish uchun qo'llab-quvvatlash tizimi bilan ishlaydi. Ushbu maqolada qo'shimcha murakkablik qachon oqlanishi, qanday jarayon omillari qarorga olib kelishi va nima uchun muhr tanlash emissiyalarni nazorat qilish, uskunaning ishlash muddati va rejalashtirilmagan ishlamay qolish vaqtiga ta'sir qilishi tushuntiriladi. Xavfni kamaytirishdan tortib, operatsion iqtisodiyotgacha, muhokama ikki tomonlama mexanik muhr qachon to'g'ri muhandislik tanlovi ekanligini aniqlash uchun amaliy asos yaratadi.

Nima uchun ikki tomonlama mexanik muhrni tanlash muhim

Zamonaviy suyuqliklarni qayta ishlash va aylanish uskunalari operatsiyalarida,mexanik muhr asosiy to'siq vazifasini bajaradiJarayon suyuqliklari va tashqi muhit o'rtasida. Yagona mexanik muhrlar xavfsiz qo'llanilish uchun yetarli bo'lsa-da, xato chegarasi nolga yaqinlashganda, ikki tomonlama mexanik muhr tizimining spetsifikatsiyasi muhim muhandislik talabiga aylanadi. Tegishli muhrlash texnologiyasini tanlash shunchaki suyuqlikni ushlab turish masalasi emas; bu zavod xavfsizligi, atrof-muhitga muvofiqlik va uzoq muddatli operatsion rentabellikning asosiy omilidir.

Ikkita muhr konfiguratsiyasini joriy etish to'g'risidagi qaror nasos tizimining arxitekturasini tubdan o'zgartiradi. U ikkilamchi saqlash, yordamchi qo'llab-quvvatlash tizimlari va ehtiyotkorlik bilan boshqarilishi kerak bo'lgan murakkab suyuqlik dinamikasini joriy etadi. Ushbu yangilanishni talab qiladigan aniq xavf profillari va operatsion oqibatlarni tushunish mas'uliyatli aylanma uskunalarni loyihalashdagi birinchi qadamdir.

Ishonchlilik va xavfsizlik xavflari

Ikkita mexanik muhrlar uchun eng tezkor asos katastrofik ishdan chiqish xavfini kamaytirishdir. Yonuvchan, zaharli yoki portlovchi suyuqliklar bilan bog'liq yuqori bosimli yoki yuqori haroratli dasturlarda asosiy muhrning to'satdan ishdan chiqishi darhol mahalliy xavflarga olib kelishi mumkin. Chaqnash nuqtalari 60°C (140°F) dan past, NFPA sog'liq uchun xavf darajasi 3 yoki 4 bo'lgan yoki xavfli havo ifloslantiruvchi moddalarini (HAP) o'z ichiga olgan suyuqliklar bug 'bulutining paydo bo'lishi yoki yong'inning oldini olish uchun ortiqcha saqlashni talab qiladi.

Ikkilamchi muhr yuzasidan foydalanish orqali uskunalar uskunaning nosozliklar orasidagi o'rtacha vaqtni (MTBF) sezilarli darajada yaxshilaydi, ko'pincha bir xil xizmatlardagi bitta muhrlarga nisbatan ish muddatini 150% dan 300% gacha uzaytiradi. Agar ichki muhr buzilgan bo'lsa, tashqi muhr vaqtincha texnologik suyuqlik yoki to'siq suyuqligini o'z ichiga oladi, bu esa operatorlarga favqulodda halokatli ajralish bilan duch kelish o'rniga boshqariladigan o'chirishni amalga oshirish imkonini beradi.

Emissiya va oqish bilan bog'liq muammolar

Qattiq ekologik qoidalar zamonaviy inshootlarni nolga yaqin qochqin chiqindilariga erishishga majbur qiladi. Qo'shma Shtatlardagi EPAning 21-usuli yoki Yevropadagi Sanoat chiqindilari bo'yicha direktivasi kabi me'yoriy-huquqiy tizimlar uchuvchan organik birikmalarning (VOC) oqish chegaralarini qat'iy ravishda amalga oshiradi, ko'pincha millionga 500 qismdan (ppm) past chegaralarni, ba'zi yurisdiktsiyalarda esa 50 ppm gacha chegaralarni belgilaydi.

Yagona muhr, o'z dizayniga ko'ra, yuzalarini moylash uchun mikroskopik suyuqlik plyonkasiga tayanadi, bu esa o'z navbatida daqiqada bug'lanishga (odatda soatiga 1 dan 5 grammgacha) va atmosferaga chiqindilarni keltirib chiqaradi.Ikkita mexanik muhrlar, ayniqsa bosimli to'siq suyuqligidan (API 682 Arrangement 3) foydalanadiganlar, atmosferaga jarayon suyuqliklarining chiqishini butunlay yo'q qiladi va jarayondan oqib chiqadigan potentsial oqish miqdorini oz miqdorda zararsiz to'siq suyuqligi bilan almashtiradi.

Ishlab chiqarish va texnik xizmat ko'rsatishga ta'siri

Xavfsizlik va atrof-muhit talablaridan tashqari, muhrlarni tanlash zavodning mavjudligi va texnik xizmat ko'rsatish byudjetiga katta ta'sir ko'rsatadi.Mexanik muhrlarning ishdan chiqishi deyarli 70% ni tashkil qiladiBarcha santrifüj nasoslarga texnik xizmat ko'rsatish aralashuvlari. Odatda nasos muhrini almashtirish 8 soatdan 24 soatgacha bo'lgan mehnat va unga bog'liq uzilishlarni talab qiladi, bu esa uzluksiz neft-kimyo jarayonlarida soatiga 10 000 dollardan 50 000 dollargacha bo'lgan ishlab chiqarish yo'qotishlariga olib kelishi mumkin.

Ikkita mexanik muhrlar aniq qoplangan muhr yuzalarini og'ir ishlov berish sharoitlaridan ajratib turadi. Toza, salqin va yuqori darajada yog'lanadigan to'siq suyuqligini ta'minlash orqali muhr yuzalari quruq ishlashdan, abraziv aşınmadan va termal deformatsiyadan himoyalangan bo'lib, nasosning ishlash muddatini sezilarli darajada uzaytiradi va rejalashtirilmagan texnik xizmat ko'rsatish aralashuvlarini kamaytiradi.

Ikkita mexanik muhr nima?

Ikkita mexanik muhrZamonaviy muhandislik standartlarida ko'pincha qo'shaloq muhr deb ataladigan, bitta muhr kamerasida ketma-ket yoki parallel ishlaydigan ikkita mustaqil mexanik muhrdan iborat. Ushbu konfiguratsiya ikkita muhr o'rtasida bo'shliq hosil qiladi, u bufer yoki to'siq suyuqligi deb nomlanuvchi ikkilamchi suyuqlik bilan to'ldiriladi, bu muhr yuzalarini moylash, issiqlikni tarqatish va ikkilamchi saqlash qatlamini ta'minlash uchun xizmat qiladi.

Asosiy arxitektura ichki muhr (to'g'ridan-to'g'ri jarayon suyuqligi bilan bog'langan) va tashqi muhr (atmosfera bilan bog'langan) o'rtasidagi o'zaro ta'sirga asoslangan. Ikkilamchi suyuqlikning dinamikasi ikki tomonlama muhr yig'ilishining aniq tasnifi va funktsional imkoniyatlarini belgilaydi.

Asosiy ta'rif va ishlash printsipi

Qo'shaloq muhrning ishlash printsipi butunlay ichki va tashqi muhrlar orasidagi bo'shliqda saqlanadigan bosim farqiga bog'liq. Bo'shliq suyuqligi ishlov berish to'ldirish qutisi bosimidan pastroq bosimda ushlab turilganda, u "bufer suyuqligi" deb ataladi (2-tartib). Bu holatda, ichki muhr ishlov berish suyuqligi bilan moylanadi va har qanday jarayon oqishi bufer suyuqligi tomonidan ushlanadi.

Aksincha, bo'shliq suyuqligi jarayon bosimidan yuqori darajaga bosim o'tkazilganda — odatda maksimal dinamik to'ldirish qutisi bosimidan 1,5 dan 2,0 bargacha (22 dan 29 psi gacha) yuqori darajada ushlab turiladi, ko'pincha daqiqasiga 2 dan 8 litrgacha aylanish tezligini talab qiladi — bu "to'siq suyuqligi" deb ataladi (3-tuzatish). Bunday sharoitlarda to'siq suyuqligi ichki va tashqi muhr yuzalarini moylaydi. Agar ichki muhr aşınmaya uchrasa, to'siq suyuqligi jarayonga ichkariga oqib kiradi va bu xavfli jarayon muhitining nol tashqariga oqishini kafolatlaydi.

Yagona muhrlar bilan taqqoslash

Yagona va ikki tomonlama muhr konfiguratsiyalari orasidagi aniq farqlarni tushunish hayot aylanishi xarajatlari va xavflarni tahlil qilish uchun juda muhimdir. Ikkilamchi muhrning qo'shilishi nasosning ishchi qobig'ini tubdan o'zgartiradi.

Muhrlarning joylashuvi va yuz yo'nalishi

Ikkita muhr turli xil fazoviy cheklovlar va bosim talablariga javob berish uchun bir nechta alohida geometrik tartiblarda ishlab chiqilgan. "Orqa-orqa", "yuzma-yuz" va "tandem" kabi eski terminologiya asosan API 682 tasniflari bilan almashtirildi, garchi jismoniy yo'nalishlar ham dolzarbligicha qolmoqda.

Orqaga yo'nalish aylanuvchi muhr halqalarini bir-biriga qarama-qarshi qo'yadi, bu yuqori bosimli to'siq suyuqliklari uchun juda yaxshi (ko'pincha 40 dan 60 bargacha / 580 dan 870 psi gacha), lekin ichki muhr apparatini jarayon suyuqligiga ta'sir qiladi. Yuzma-yuz yo'nalish umumiy statsionar juftlash halqasiga ega va ko'pincha joy cheklangan to'ldirish qutilarida qo'llaniladi. Tandem yo'nalishi (ko'pincha 2-tartib) ikkala muhrni ham bir xil yo'nalishga qaratib joylashtiradi, bu esa ichki muhr ishlamay qolganda tashqi muhrga to'liq jarayon bosimini bardosh berishga imkon beradi, bu esa uni yuqori bosimli bug'lantirish xizmatlari uchun afzal ko'riladigan tanlovga aylantiradi.

Ikkita mexanik muhrni qachon ishlatish kerak

Ikkita mexanik muhrni o'rnatish uchun yuqori boshlang'ich kapital xarajatlar va operatsion zarurat o'rtasidagi muvozanat talab etiladi. Hamma agressiv suyuqliklar ham ikki tomonlama muhrlarni talab qilmaydi; bitta muhrlangan yuza materiallari va yuvish rejalaridagi yutuqlar ularning imkoniyatlarini kengaytirdi. Biroq, ma'lum operatsion chegaralar va suyuqlik xususiyatlari ikki tomonlama muhrni joriy etish uchun muzokara qilinmaydigan majburiyatlarni yaratadi.

Muhandislar jarayon suyuqligining fizik xususiyatlarini, ish muhitini va bitta muhrdan ikki muhrga o'tish texnik va iqtisodiy jihatdan oqilona ekanligini aniqlay olmaganlik oqibatlarini tizimli ravishda baholashlari kerak.

Foydalanishni oqlaydigan xizmat ko'rsatish shartlari

Bir nechta og'ir xizmat ko'rsatish sharoitlari qo'shaloq muhrning murakkabligini oqlaydi. Abraziv zarrachalarning yuqori konsentratsiyasiga ega suyuqliklar (odatda og'irligi bo'yicha 10% qattiq moddalardan ortiq) bitta muhr yuzalarini tezda parchalaydi. Bosim ostidagi qo'shaloq muhr bu yuzalarni abraziv moddalardan butunlay ajratib turadi.

Bundan tashqari, moylash qobiliyati past bo'lgan suyuqliklar, masalan, yopishqoqligi 0,5 cP dan past bo'lgan yengil uglevodorodlar, moylamaydigan erituvchilar yoki issiq suv, ko'pincha bitta muhr yuzasida bug'lanib, quruq oqishga va termal yorilishga olib keladi. Bug 'bosimiga yaqin ishlaydigan texnologik suyuqliklar uchun ikki tomonlama muhrlash moslamasi kerak, bu yerda barqaror, moylovchi to'siq suyuqligi aylanadigan va harakatsiz yuzalar orasidagi muhim suyuqlik plyonkasini saqlab turishi mumkin.

Asosiy tanlov mezonlari

Asosiy tanlov mezonlari harorat, bosim, toksiklik va polimerlanish xavflari atrofida aylanadi. Ekstremal haroratlarda (masalan, 200°C / 400°F dan yuqori) ishlaydigan ilovalar ko'pincha muhr yuzalarini issiqlik chegaralarida ushlab turish va elastomerlarning parchalanishini oldini olish uchun tashqi sovutish halqasi bo'lgan qo'shaloq muhrlarni talab qiladi.

Atmosfera kislorodi bilan aloqa qilganda qattiqlashadigan yoki kristallanadigan polimerizatsiya suyuqliklari noyob qiyinchilik tug'diradi. Agar bitta muhr ishlatilsa, atmosferadagi ozgina oqish muhrning atmosfera tomonida kristallanadi, bu esa tez abraziv aşınmaya va dinamik O-halqalarning osilib qolishiga olib keladi. Mos keladigan to'siq suyuqligiga ega qo'shaloq muhr atmosferaga ta'sir qilish va keyinchalik kristallanishning oldini oladi.

Amaliy tanlov jarayoni

Muhrni tanlashning amaliy ish jarayoniAPI 682 A ilovasi tanlov protsedurasi kabi belgilangan sanoat doiralariga rioya qilishi kerak. Ish jarayoni suyuqlik xavfi tasnifini aniqlashdan boshlanadi. Agar suyuqlik juda zaharli yoki juda tez yonadigan bo'lsa, 3-tartib (bosimli qo'shaloq muhr) avtomatik ravishda tanlanadi.

Agar suyuqlik xavfli bo'lmasa, muhandis suyuqlikning fizik xususiyatlarini baholaydi (masalan, bug' chegaralari 0,35 bardan past, yopishqoqlik 0,5 cP dan past yoki zarrachalar yuki 10% dan oshadi). Agar bu xususiyatlar bitta muhrning operatsion chegaralaridan tashqariga chiqsa, ish jarayoni asosiy maqsad zaxira himoyasi yoki yuzni mutlaq izolyatsiya qilish bo'lishiga qarab, 2-tartibga (bosimsiz ikki tomonlama muhr) yoki 3-tartibga o'tadi.

Muhandislik va muvofiqlik bo'yicha murosaga kelishuvlar

Ikkita mexanik muhrni joriy etish hech qachon uskunani mustaqil ravishda yangilash emas; u murakkab yordamchi qo'llab-quvvatlash tizimlarini birlashtirishni talab qiladi. Ushbu tizimlar bufer yoki to'siq suyuqligining bosimi, harorati va tozaligini boshqaradi va ularning dizayni muhrning o'zi kabi muhimdir.

Muhandislar ushbu tizimlarni loyihalashda ko'plab murosalarga duch kelishadi, xalqaro standartlarga qat'iy rioya qilish zavodning jismoniy makon cheklovlari, foydali imkoniyatlarning mavjudligi va materiallarning mosligi bilan muvozanatlashadi.

Qo'llab-quvvatlash tizimlari va API rejalari

Ikkita muhrlarning ishlashi uchun to'liq API quvur rejalariga tayanadi. Bosimsiz ikki tomonlama muhr odatda API 52 rejasidan foydalanadi, u tashqi rezervuardan (odatda 12 dan 20 litrgacha sig'imga ega, 1 dan 5 kVt gacha muhr yuzasi issiqligini tarqatish uchun mo'ljallangan) bufer suyuqligini aylantiradi. Ushbu reja ichki muhr oqishini xavfsiz boshqarish uchun mash'ala yoki bug'ni qayta tiklash tizimiga ulanishni talab qiladi.

Bosimli qo'shaloq muhrlar API 53-reja (A, B yoki C) yoki 54-rejadan foydalanadi. 53A-reja gazning to'siq suyuqligiga singib ketishining oldini olish uchun taxminan 10,3 bar (150 psi) bilan cheklangan gaz bosimli rezervuardan foydalanadi. Yuqori bosimlar uchun 53B-reja pufak akkumulyatoridan foydalanadi, 53C-reja esa jarayon bosimi bilan boshqariladigan piston akkumulyatoridan foydalanadi. Eng murakkab 54-reja bir vaqtning o'zida bir nechta nasoslarga to'siq suyuqligini yetkazib berish uchun markazlashtirilgan tashqi moylash moslamasidan foydalanadi.

Materiallar, sovutish va quvurlar dizayni

Muhr va tayanch tizimidagi material tanlashda ham jarayon muhiti, ham to'siq suyuqligi hisobga olinishi kerak. Muhr yuzalari odatda sinterlangan kremniy karbid (SiC) yoki nikel bilan bog'langan volfram karbid (TC) kabi yuqori sifatli materiallardan yuqori bosim tezligi (PV) qiymatlarini boshqarish uchun quriladi, ko'pincha 35 000 bar-m/s (1 000 000 psi-ft/min) dan oshadi.

Ikkilamchi muhrlash elementlari (O-halqalar) tizimning termal chegaralarini belgilaydi. Standart fluoroelastomerlar (FKM) 200°C gacha mos bo'lsa-da, ixtisoslashgan perfluoroelastomerlar (FFKM) 320°C (608°F) ga yaqin haroratlar uchun talab qilinadi. Bundan tashqari, sovutish halqalari uchun quvur dizayni ishqalanish yo'qotishlarini minimallashtirishi kerak; diametri 0,5 dyuymdan (12,7 mm) kichikroq quvurlardan foydalanish termosifon oqimini cheklab qo'yishi mumkin, bu esa muhrning halokatli qizib ketishiga olib keladi.

Muvofiqlik va zavod standartlari

Xalqaro standartlarga muvofiqlik asosiy xavfsizlik va ishonchlilikni ta'minlaydi, ammo jiddiy muhandislik cheklovlarini keltirib chiqaradi. Neft, gaz va neft-kimyo sohalarida API 682 (4-nashr) va ISO 21049 muhr kamerasining o'lchamlari, 100 soatlik dinamik malaka sinovlari protseduralari va asbob-uskunalar uchun qat'iy talablarni belgilaydi.

Portlovchi atmosferada ishlaydigan ob'ektlar uchun ATEX Direktivasiga (Yevropada) muvofiqlik yoki

Yakuniy qarorni qanday qabul qilish kerak

Asosiy xulosalar

• Ikkita mexanik muhr uchun eng muhim xulosalar va asoslar
• Majburiyatga erishishdan oldin tekshirishga arziydigan texnik xususiyatlar, muvofiqlik va xavf tekshiruvlari
• O'quvchilar darhol qo'llashlari mumkin bo'lgan amaliy keyingi qadamlar va ogohlantirishlar

Tez-tez so'raladigan savollar

Ikkita mexanik muhr qachon ishlatilishi kerak?

Pompalanadigan muhit zaharli, yonuvchan, aşındırıcı, yuqori haroratli yoki kristallanish ehtimoli yuqori bo'lgan hollarda va xavfsizlik yoki muvofiqlik uchun oqish ehtimolini minimallashtirish kerak bo'lganda undan foydalaning.

Nima uchun xavfli xizmatda qo'shaloq mexanik muhr bitta muhrdan yaxshiroq?

U ikkinchi muhrlash interfeysi va bufer yoki to'siq suyuqligini qo'shadi, shuning uchun agar asosiy muhr yomonlashsa, oqish nazorat ostida texnik xizmat ko'rsatish yoki o'chirish uchun yetarlicha uzoq vaqt davomida to'xtatiladi.

Tampon suyuqligi va to'siq suyuqligi o'rtasidagi farq nima?

Bufer suyuqligi odatda bosimsiz bo'ladi va tashqi muhrni qo'llab-quvvatlaydi; to'siq suyuqligi jarayon suyuqligining atmosferaga yetib borishini oldini olish uchun muhr kamerasi bosimidan yuqori bosim ostida bo'ladi.

Victor Seals sanoat nasoslari uchun OEM-mos keladigan qo'shaloq mexanik muhrlarni yetkazib bera oladimi?

Ha. Victor Seals kimyoviy, dengiz, neft va gaz hamda suv sohalarida ishlatiladigan ko'plab nasos brendlari uchun OEM bilan mos va almashtirish germetiklash yechimlarini taqdim etadi.

Ikkita mexanik muhr nasosning texnik xizmat ko'rsatish vaqtini qanday kamaytirishi mumkin?

Muhr yuzalarini salqinroq, tozaroq va yaxshiroq moylangan holda saqlash orqali quruq ishlash, aşınma va to'satdan oqish kamayadi, bu esa muhrning ishlash muddatini uzaytirishga va rejalashtirilmagan to'xtashlarni kamaytirishga yordam beradi.