Kaip pasirinkti tinkamą siurblio veleno sandariklį pramoniniams siurbliams

Įvadas

Siurblio veleno sandariklio pasirinkimas turi įtakos daug daugiau nei tik nuotėkiui velene. Tinkamas pasirinkimas turi įtakos įrangos veikimo laikui, techninės priežiūros dažnumui, energijos suvartojimui, saugai ir atitikčiai išmetamųjų teršalų standartams. Kadangi sandariklio veikimas priklauso nuo darbinio slėgio, temperatūros, skysčio savybių, veleno greičio ir siurblio konstrukcijos, tinkamas variantas vienoje sistemoje gali greitai sugesti kitoje. Šiame straipsnyje paaiškinami pagrindiniai veiksniai, lemiantys sandariklio pasirinkimą, palyginami įprasti sandariklių tipai ir medžiagos bei parodoma, kaip juos pritaikyti prie realių eksploatavimo sąlygų. Straipsnio pabaigoje skaitytojai turės praktinę sistemą, kaip pasirinkti sandariklį, kuris pagerina patikimumą ir sumažina bendras eksploatavimo išlaidas.

Kodėl svarbu pasirinkti tinkamą siurblio veleno sandariklį

Rotacinės įrangos architektūrojesiurblio veleno sandariklisyra pagrindinė apsauga nuo skysčių nuostolių, atmosferos užterštumo ir katastrofiškų mechaninių gedimų. Nepaisant santykinai mažo fizinio dydžio išcentriniame arba teigiamo tūrio siurblyje, veleno sandariklis istoriškai yra atsakingas už didžiausią siurblio prastovų procentą. Pramonės patikimumo tyrimai nuolat rodo, kad sandariklių gedimai sudaro 65–70 % visų siurblių techninės priežiūros darbų.

Tinkamo sandarinimo mechanizmo pasirinkimas yra ne tik aparatinės įrangos suderinamumo klausimas; tai sudėtingas inžinerinis sprendimas, tiesiogiai lemiantis turto eksploatavimo ciklą. Optimizuota sandarinimo konfigūracija maksimaliai padidina vidutinį laiką tarp gedimų (MTBF), užtikrina atitiktį aplinkosaugos reikalavimams ir sumažina nuolatines eksploatavimo išlaidas, susijusias su produktų praradimu ir priežiūros darbu.

Poveikis veikimo laikui ir nuotėkiui

Tiesioginė koreliacija tarp sandariklio pasirinkimo ir įrenginio veikimo laiko matuojama pagal MTBF ir tūrinį nuotėkio greitį. Labai optimizuotas mechaninis sandariklis, veikiantis idealiomis sąlygomis, gali pailginti siurblio MTBF nuo pradinių 12 mėnesių iki daugiau nei 36 mėnesių. Ir atvirkščiai, netinkamai pritaikytas sandariklis greitai susidėvi, terminiu būdu deformuojasi arba elastomerai irti, todėl įrenginys išsijungia per anksti.

Šiuolaikiniai išmetamųjų teršalų reglamentai reikalauja griežtos nuotėkių kontrolės. Pavyzdžiui,mechaniniai sandarikliaiPagal API 682 standartus sukurti vamzdžiai paprastai yra sukurti taip, kad lakiųjų organinių junginių (LOJ) išmetimas būtų mažesnis nei 500 milijoninių dalių (ppm), o didžiausias leistinas skysčio nuotėkio greitis standartinėms angliavandenilių reikmėms dažnai ribojamas iki 5,6 gramo per valandą. Šių mikroskopinių nuotėkio tolerancijų išlaikymas leidžia nepertraukiamai veikti perdirbimo įrenginiams be reguliavimo sutrikimų.

Neteisingo sandariklio pasirinkimo pasekmės

Netinkamas siurblio veleno sandariklio pasirinkimas sukelia daugybę neigiamų pasekmių. Tiesioginis poveikis yra finansinis: didelio našumo naftos chemijos ar naftos perdirbimo operacijose dėl neplanuotų siurblio prastovų vien dėl prarastos gamybos gali tekti patirti nuo 10 000 iki 50 000 USD per dieną išlaidų.

Be pajamų praradimo, netinkamas sandariklio pasirinkimas kenkia saugumui. Sandariklis, negalintis atlaikyti netikėtų slėgio šuolių ar aukštos temperatūros svyravimų, gali patirti katastrofišką sandariklio pratrūkimą, dėl kurio į atmosferą gali patekti pavojingų, degių ar toksiškų skysčių. Be to, netinkamas sandariklio pasirinkimas dažnai sukelia antrinius įrangos pažeidimus, tokius kaip didelis veleno įtrūkimas, guolių užterštumas ir variklio gedimas dėl skysčių patekimo, todėl bazinės remonto išlaidos padidėja tris–penkis kartus.

Siurblio veleno sandariklio pagrindai ir pagrindiniai tipai

Pramoninių siurblių veleno sandarikliai veikia principu, pagal kurį kontroliuojamas tarpas tarp besisukančio veleno ir nejudančio siurblio korpuso. Nors pagrindinis tikslas išlieka pastovus, mechaninis metodas labai skiriasi priklausomai nuo skysčio agresyvumo, reikiamo nuotėkio greičio ir turimo priežiūros biudžeto. Dvi dominuojančios kategorijos yra tradiciniai suspaudimo sandarikliai ir tikslūs mechaniniai sandarikliai.

Pakavimas ir mechaniniai sandarikliai

Suspaudimo tarpiklis, istoriškai žinomas kaip liaukos tarpiklis, naudoja pintas medžiagas (pvz., PTFE, grafitą arba aramidą), suspaustas aplink veleną, kad apribotų skysčio srautą. Tam reikalingas sąmoningas, nuolatinis nuotėkis – paprastai apie 40–60 lašų per minutę – velenui sutepti ir aušinti. Nors tarpiklis yra nebrangus ir gali būti perpakuotas neišardžius siurblio, jis sunaudoja iki šešių kartų daugiau trinties galios nei alternatyvūs metodai.

Mechaniniuose sandarikliuose naudojami du itin plokšti sujungimo paviršiai (vienas besisukantis, kitas nejudantis), kuriuos suspaudžia spyruoklės įtempimas ir skysčio slėgis. Mikroskopinė skysčio plėvelė, dažnai mažesnė nei 1 mikrono storio, skiria paviršius, todėl matomo nuotėkio beveik nėra. Nors pradinė investicija yra didesnė, mechaniniai sandarikliai pašalina veleno įtrūkimus ir žymiai sumažina produkto nuostolius.

Viengubi, dvigubi ir kasetiniai sandarikliai

Mechaniniai sandarikliai toliau skirstomi pagal jų konfigūraciją. Pavieniai sandarikliai susideda iš vienos poros kontaktinių paviršių ir paprastai tinka nepavojingiems skysčiams iki 300 psi. Jų tepimas visiškai priklauso nuo pumpuojamo skysčio.

Dvigubuose sandarikliuose naudojamos dvi poros paviršių ir barjerinio arba buferinio skysčio sistema. Slėginio dvigubo sandariklio sistemoje barjerinio skysčio slėgis palaikomas 10–15 % didesnis nei siurblio įdarinės dėžės slėgis, taip užtikrinant, kad sugedus vidiniam sandarikliui, barjerinis skystis patektų į procesą, o ne pavojingas proceso skystis patektų į atmosferą.

Kasetiniai sandarikliaiyra iš anksto surinkti mazgai, kuriuose yra sandarinimo paviršiai, liaukos plokštė, įvorė ir dinaminiai elastomerai vienoje pakuotėje. Pašalinus poreikį rankiniu būdu nustatyti sandarinimo spyruoklės suspaudimą (darbinį ilgį) ant veleno, kasetiniai sandarikliai sumažina montavimo klaidas maždaug 40 % ir žymiai sutrumpina techninės priežiūros atlikimo laiką.

Geriausiai tinka švariems, abrazyviniams ar pavojingiems skysčiams

Sandariklio tipo atitikimas skysčio būsenai yra patikimumo pagrindas. Švariems, nepavojingiems skysčiams, tokiems kaip aušinimo vanduo ar lengvi tirpikliai, vienas kasetinis sandariklis užtikrina ekonomiškiausią našumą.

Abrazyvinėms medžiagoms, tokioms kaip kasybos dumblas arba nuotekos, kuriose yra daug silicio dioksido, reikalingi tvirti sprendimai. Privalomi kietų paviršių deriniai (pvz., silicio karbidas prieš silicio karbidą), dažnai derinami su išoriniu praplovimu (API planas 32), kad dalelės nepatektų į kritinį sandarinimo tarpą.

Labai pavojingiems, toksiškiems ar mirtiniems skysčiams dvigubo slėgio sandarikliai (palaikomi API 53A, 53B arba 54 barjerinių skysčių sistemų) yra teisiškai ir eksploataciškai privalomi. Šios konfigūracijos garantuoja nulinį proceso metu išmetamų teršalų kiekį į atmosferą – tai griežtas EPA ir tarptautinių aplinkosaugos direktyvų reikalavimas.

Pasirinkimą lemiančios eksploatavimo sąlygos ir specifikacijos

Projektuojant siurblio veleno sandariklį, reikia tiksliai įvertinti siurbimo sistemos fizines ir termodinamines sąlygas. Svarbiausias mechaninio sandariklio tinkamumo naudoti rodiklis yra PV (slėgio ir greičio) vertė, kuri apskaičiuoja sandarinimo paviršių apkrovą kartu su slydimo greičiu. Viršijus gamintojo nurodytą PV ribą, garantuojamas priešlaikinis skysčio plėvelės išgaravimas ir greitas paviršiaus sunaikinimas.

Slėgis, temperatūra, greitis ir skysčio savybės

Slėgio ribos lemia sandariklio konstrukcinį vientisumą. Standartiniai nesubalansuoti mechaniniai sandarikliai paprastai atlaiko iki 150 psi įdarinės dėžės slėgį, o subalansuoti sandarikliai gali atlaikyti iki 400 psi slėgį, o aukštos kvalifikacijos specialūs sandarikliai vamzdynuose gali atlaikyti iki 3000 psi slėgį. Temperatūros profiliai lemia šiluminio plėtimosi tolerancijas; sandarikliai turi saugiai veikti plačiame temperatūros diapazone, dažniausiai svyruojančiame nuo -40 °C kriogeninėse sistemose iki daugiau nei 400 °C karšto naftos perdirbimo gamyklose.

Veleno sukimosi greitis tiesiogiai veikia išcentrines jėgas ir trinties šilumos susidarymą sandarinimo paviršiuose. Dauguma standartinių sandariklių yra skirti iki 25 metrų per sekundę (m/s) paviršiaus greičiui. Be to, skysčio savybės, tokios kaip klampumas, daro didelę įtaką sandariklio hidrodinaminei keliamajai galiai. Didelės klampos skysčiai (virš 3000 centipoisų) padidina besisukančių komponentų šlyties įtempį, todėl dažnai reikia specializuotų pavaros kaiščių arba tvirtų sukimo momento perdavimo mechanizmų, kad sandariklis nesusisuktų.

Medžiagų suderinamumas paviršiams, elastomerams ir metalinėms dalims

Medžiagų parinkimas yra griežtas procesas, kurio metu metalurgijos ir elastomerų sudėtis derinama su proceso skysčio cheminiu agresyvumu. Pagrindinių sandarinimo paviršių atveju inžinieriai subalansuoja kietumą, šilumos laidumą ir cheminį inertiškumą.

Elastomerai (O formos žiedai) yra vienodai svarbūs. Standartinis nitrilas (NBR) gali atlaikyti iki 90 °C ir pagrindinius vandens/aliejaus klijus. Fluorelastomerai, tokie kaip FKM (Vitonas), atlaiko iki 204 °C temperatūrą ir yra labai atsparūs cheminėms medžiagoms, o perfluorelastomerai, tokie kaip FFKM (Kalrez), skirti ekstremalioms cheminėms medžiagoms ir iki 327 °C temperatūrai. Konstrukciniai metaliniai komponentai – spyruoklės, liaukos ir įvorės – paprastai gaminami iš 316 nerūdijančio plieno, nors labai korozinėje aplinkoje gali prireikti 20 lydinio, Hastelloy C-276 arba titano.

Plombų pasirinkimo kontrolinis sąrašas

Išsamus sandariklio parinkimo kontrolinis sąrašas turi apimti ne tik pagrindinę temperatūrą ir slėgį, bet ir kitus parametrus. Inžinieriai turi įvertinti skysčio savitąjį svorį ir garų slėgio ribą. Jei grynasis teigiamas įsiurbimo slėgis (NPSHa) yra per artimas garų slėgiui, skystis gali virsti dujomis ant sandariklio paviršių ir sukelti katastrofišką veikimą be skysčio.

Kontroliniame sąraše taip pat turi būti nurodytas kietųjų dalelių kiekis. Sistemoms, kuriose kietųjų dalelių kiekis yra didesnis nei 2 % svorio, paprastai reikalingos specializuotos sandarinimo paviršiaus topografijos arba tvirtos vienos spyruoklės konstrukcijos, kurios yra atsparios užsikimšimui, nes kelios mažos spiralinės spyruoklės greitai užsiteršia srautuose, kuriuose gausu kietųjų dalelių.

Kaip palyginti tiekėjus, standartus ir bendras išlaidas

Siurblio veleno sandariklio įsigijimas reikalauja suderinti technines specifikacijas su komercine realybe.Pramonės pirkėjaituri vertinti gamintojus ne tik pagal fizinį produktą, bet ir pagal tai, kaip jie laikosi pasaulinių inžinerijos standartų, jų tiekimo grandinės atsparumą ir ilgalaikes pasirinktos sandarinimo technologijos finansines pasekmes.

Atitinkami standartai ir atitikties reikalavimai

Tiekėjų vertinimo pagrindą sudaro reguliavimo ir pramonės standartai.naftos, dujų ir naftos chemijos sektoriuoseAmerikos naftos instituto API 682 standartas (bendrai išleistas kaip ISO 21049) yra galutinis standartas, diktuojantis griežtus mechaninių sandariklių kvalifikacinius bandymus, numatytuosius medžiagų atstumus ir standartizuotus vamzdynų planus. Bendrojo cheminio apdorojimo metu sandarikliai dažnai turi atitikti ANSI B73.1 arba DIN/ISO 2858 matmenų apvalkalus, kad būtų užtikrintas jų atitikimas standartiniams siurblių korpusams.

Farmacijos ir maisto perdirbimo pramonėje atitiktis pereina prie sanitarinių reikalavimų. Tiekėjai privalo tiekti sandariklius, kurie atitinka FDA medžiagų gaires, Jungtinių Valstijų farmakopėjos (USP) VI klasės elastomerų sertifikatus ir Europos higienos inžinerijos ir projektavimo grupės (EHEDG) standartus, užtikrindami, kad sandariklio konstrukcijoje nebūtų negyvų ertmių, kuriose galėtų augti bakterijos.

Tiekėjų pajėgumai, gamybos laikas ir palaikymas

Tiekėjų pajėgumai tiesiogiai veikia gamyklos prastovas. Standartinių matmenų kasetinių sandariklių atveju aukščiausios klasės tiekėjai paprastai taiko 1–2 savaičių gamybos laiką. Tačiau pagal užsakymą pagaminti sandarikliai, skirti didelės energijos siurbliams, gali užtrukti nuo 8 iki 14 savaičių metalurginiam liejimui, tiksliam paviršiaus glaistymui ir dinaminiam dujų bandymui. Pirkėjai taip pat turi atsižvelgti į minimalų užsakymo kiekį (MOQ); nors dideli veleno sandarikliai (daugiau nei 2 coliai) paprastai tiekiami su 1 vieneto MOQ, specializuotus sandariklius, kurių skersmuo mažesnis nei 1 colis, gali tekti pirkti urmu.

Techninės pagalbos infrastruktūra yra dar vienas svarbus išskirtinumas. Gebingas tiekėjas siūlys lokalizuotas remonto ir šlifavimo paslaugas, gedimų analizės ataskaitas ir inžinerinę pagalbą vietoje, kad padėtų atlikti sudėtingus montavimus ir vamzdynų planų paleidimą.

Pradinė kaina, palyginti su gyvavimo ciklo sąnaudomis

Dėmesys vien tik pradinei pirkimo kainai yra dažna pirkimo klaida. Pradinė mechaninio sandariklio kaina paprastai sudaro tik 15–20 % jo bendrųjų eksploatavimo išlaidų (TCO) per penkerių metų gyvavimo ciklą.

Išsamioje TCO analizėje turi būti atsižvelgta į eksploatacines išlaidas. Pavyzdžiui, nors kompresinis sandariklis yra nebrangus, jam aušinti reikalingo apdoroto skalavimo vandens kaina (dažnai viršijanti 1 milijoną galonų per metus vienam siurbliui) gali gerokai viršyti mechaninio sandariklio atnaujinimo išlaidas. Panašiai ir dvigubų mechaninių sandariklių atveju, nuolatinė priežiūra, azoto tiekimas ir barjerinio skysčio papildymas API 53B plano akumuliatorių sistemoje turi būti įvertinti atsižvelgiant į finansinę galimo proceso nuotėkio riziką.

Žingsnis po žingsnio siurblio veleno sandariklio parinkimo procesas

Optimalaus siurblio veleno sandariklio parinkimas reikalauja metodiško, nuoseklaus požiūrio, apimančio procesų inžineriją, techninės priežiūros istoriją ir pirkimo strategiją. Vadovaujantis struktūrizuota sprendimų matrica,pramonės operatoriaigali pašalinti spėliones, užkirsti kelią netinkamam taikymui ir nustatyti patikimą besisukančios įrangos veikimo bazinį lygį.

Sprendimų seka nuo pareigų peržiūros iki galutinio pasirinkimo

Atrankos seka prasideda nuo griežtos darbo eigos peržiūros. Pirmas žingsnis – nustatyti proceso skysčio cheminę sudėtį, koncentraciją ir fazinę būseną konkrečioje pumpavimo temperatūroje. Antras žingsnis – apskaičiuoti dinaminį darbinį kontūrą, nustatyti maksimalų įdarinės dėžės slėgį ir patikrinti, ar veleno greitis neviršija saugių siūlomų paviršiaus medžiagų PV ribų.

Trečias žingsnis reikalauja nustatyti aplinkos kontrolės priemones.

Svarbiausios išvados

• Svarbiausios išvados ir pagrindimas dėl siurblio veleno sandariklio
• Prieš įsipareigojant verta patikrinti specifikacijas, atitiktį ir rizikos patikrinimus
• Praktiniai tolesni žingsniai ir įspėjimai, į kuriuos skaitytojai gali kreiptis nedelsdami

Dažnai užduodami klausimai

Kada turėčiau rinktis mechaninį sandariklį, o ne sandarinimo tarpiklį?

Rinkitės mechaninį sandariklį, kai reikia mažo nuotėkio, mažesnio veleno susidėvėjimo ir ilgesnio siurblio veikimo laiko. Sandariklis tinka nebrangiai, nekritinei paslaugai, tačiau jam reikia reguliaraus reguliavimo ir kontroliuojamo nuotėkio.

Kaip pasirinkti tinkamą siurblio veleno sandariklio medžiagą?

Pasirinkite medžiagas pagal skystį, temperatūrą ir slėgį. Korozinėms cheminėms medžiagoms naudokite suderinamus elastomerus ir paviršiaus medžiagas, tokias kaip SiC arba anglis; karštoms arba abrazyvinėms medžiagoms pasitarkite su sandariklio tiekėju.

Kuo skiriasi vieno ir dviejų siurblių veleno sandarikliai?

Vienas sandariklis įprastas nepavojingiems švariems skysčiams. Dvigubas sandariklis geriau tinka toksiškoms, degioms, abrazyvinėms arba prasto tepimo terpėms, nes pagerina sandarumą ir sandariklio tarnavimo laiką.

Ar „Victor Seals“ gali tiekti originalios įrangos gamintojams (OEM) suderinamus siurblių veleno sandariklius?

Taip. „Victor Seals“ tiekia originalios įrangos gamintojams (OEM) suderinamus ir pakaitinius sandariklius tokiems prekių ženklams kaip „Grundfos“, „Flygt“, IMO, „Alfa Laval“, APV, „Lowara“, „Fristam“ ir „Allweiler“.

Kokią informaciją turėčiau paruošti prieš prašydamas sandarinimo kainos pasiūlymo?

Pateikite siurblio modelį, veleno dydį, skysčio pavadinimą, temperatūrą, slėgį, greitį ir tai, ar yra kietųjų dalelių. Nuotraukos arba senų sandariklių matmenys taip pat padeda „Victor Seals“ greitai rekomenduoti tinkamą pakeitimą.