Kada turėtumėte naudoti metalinį silfoninį mechaninį sandariklį?

Kada pasirinkti metalinį silfoninį mechaninį sandariklį

Metaliniai silfoniniai mechaniniai sandarikliai yra itin svarbus inžinerinis sprendimas besisukantiems įrenginiams, kurie veikia už tradicinių elastomero pagrindu pagamintų sandariklių standartinių parametrų ribų. Pakeitus dinaminį antrinį sandariklį ir kelias spiralines spyruokles suvirintu metaliniu silfoniniu šerdimi, šie sandarikliai užtikrina tiek reikiamą spyruoklės jėgą, tiek hermetišką antrinį sandarinimo sluoksnį. Ši specializuota architektūra iš esmės pakeičia siurblio eksploatavimo ribas, leisdama jam nuolat veikti aplinkoje, kurioje standartiniai sandarinimo mechanizmai greitai susilpnėtų.

Temperatūra, slėgis ir veleno greitis

Inžinieriai paprastai pereina prie metalinių silfonų, kai proceso parametrai viršija standartinių O žiedų saugias eksploatavimo ribas. Standartinis vieno sluoksnio kraštais suvirintas metalinis silfono sandariklis patogiai atlaiko darbinę temperatūrą nuo -75 °C iki 400 °C (nuo -100 °F iki 750 °F), gerokai viršydamas įprastas Viton arba Kalrez elastomerų 150 °C–200 °C šilumines ribas. Kriogeninėse sistemose, kuriose dirbama su suskystintomis dujomis, metalinė konstrukcija išlaiko savo lankstumą, kai guma tampa trapi ir sutrūkinėja.

Slėgio pajėgumai yra tokie pat patikimi. Nors standartiniai briaunomis suvirinti silfonai patikimai veikia iki 20 barų (290 psi), specializuoti daugiasluoksniai arba hidroformuoti silfonai gali atlaikyti didesnį nei 69 barų (1000 psi) slėgį. Be to, šie sandarikliai išlaiko stabilų paviršiaus judėjimą esant veleno paviršiaus greičiui iki 25 metrų per sekundę (5000 pėdų per minutę), todėl jie labai tinka...didelio greičio išcentriniai siurbliaireikalaujantpramoniniai procesai.

Cheminis suderinamumas, kietosios medžiagos ir švara

Antrinio sandariklio statinis pobūdis silfono konstrukcijoje savaime išsprendžia elastomero užstrigimo problemą – pagrindinį stūmiklio sandariklių gedimo būdą, kai O žiedas prilimpa prie veleno dėl cheminio skaidymosi arba lokalizuoto užsiteršimo. Dėl to metaliniai silfonai ypač gerai tinka skysčiams, pasižymintiems dideliu cheminiu agresyvumu, įskaitant stiprias rūgštis, tirpiklius ir šarminius tirpalus, kurie ardo organinius junginius.

Dirbant su kietosiomis dalelėmis prisotinta medžiaga arba suspensijomis, kuriose yra iki 10 % kietųjų dalelių (pagal svorį), besisukančios silfonų konstrukcijos naudoja išcentrinę jėgą, kad nuolat pašalintų daleles nuo spiralių ir išvengtų užsikimšimo. Tačiau pradinio sistemos praplovimo metu būtina griežtai laikytis švaros. Bet kokios kietos metalinės nuolaužos ar vamzdžių apnašos, patekusios tarp sandariai išdėstytų silfonų lapelių paleidimo metu, gali apriboti ašinį judėjimą, sukelti lokalizuotas įtempių koncentracijas ir priešlaikinį nuovargio gedimą.

Kaip veikia metalinis silfoninis mechaninis sandariklis

Metalinio silfono sandariklio konstrukcinė mechanika iš esmės pakeičia tai, kaip siurblio įdarinėje dėžėje pasiekiama paviršiaus apkrova ir hidraulinis balansavimas. Skirtingai nuo stūmoklinių sandariklių, kurie remiasi atskiromis spyruoklėmis, ištisinis silfono mazgas tolygiai paskirsto spyruoklės apkrovą 360 laipsnių kampu ant sandariklio paviršiaus, optimizuodamas skysčio plėvelę tarp besisukančių ir stacionarių komponentų.

Našumas, palyginti su stūmokliniais sandarikliais

Ši vienoda apkrova tiesiogiai veikia sandarinimo paviršių kinetinį stabilumą esant skirtingoms hidraulinėms sąlygoms. Slydimo elastomero pašalinimas yra svarbiausias skirtumas vertinant našumą.

Pašalinus dinaminį O žiedą, silfoninis sandariklis panaikina veleno įtrūkimus. Įtrūkimai atsiranda, kai elastomero mikrojudesiai laikui bėgant pažeidžia siurblio įvorę, todėl tenka brangiai keisti veleną ir atsiranda nuolatinis nuotėkis po sandarikliu.

Nuotėkis, sukimo momentas ir patikimumas

Hidraulinis balansavimas yra neatsiejama briaunomis suvirintų metalinių silfonų konstrukcijos dalis, pasiekiama pritaikant efektyvųjį silfono skersmenį sandarinimo paviršiaus atžvilgiu. Šis optimizuotas balansavimo santykis (paprastai nustatomas nuo 0,65 iki 0,80) sumažina trinties šilumos susidarymą ir dilimą, žymiai sumažindamas nuotėkio lygį iki praktiškai neaptinkamo lygio esant įprastam pastoviam veikimui.

Sukimo momentas perduodamas tiesiogiai per silfono šerdį arba per specializuotus pavaros antgalius aukštesnio slėgio sistemose, užtikrinant, kad paleidimo sukimo momentas nesusuktų ir nesupjaustų metalinių lankstinukų. Aukštos temperatūros naftos perdirbimo gamyklose sugedusio stūmiklio sandariklio pakeitimas tinkamai parinktu metaliniu silfono sandarikliu dažnai pailgina vidutinį gedimų laiką (MTBF) nuo istoriškai prastų 8–12 mėnesių iki gerokai daugiau nei 36 mėnesių, o tai žymiai padidina bendrą įrangos patikimumą.

Eksploatavimo sąlygos, pateisinančios jo naudojimą

Metalinis silfoninis sandariklis retai kada yra pagrindinis pasirinkimas saugaus vandens sistemoms dėl didesnių pradinių kapitalo sąnaudų. Tai veikiau strateginis atnaujinimas, atliekamas, kai dėl specifinių nepalankių eksploatavimo sąlygų stūmokliniai sandarikliai mechaniškai arba chemiškai tampa neveiksmingi.

Aukšta ir žema temperatūra, vakuumas ir prastas tepimas

Šiluminiai kraštutinumai yra pagrindinis silfonų specifikacijos veiksnys. Kriogeninėse sistemose, kuriose apdorojamas skystas azotas arba SGD esant -196 °C (-320 °F) temperatūrai, elastomerai iš karto sugenda. Ir atvirkščiai, šilumos perdavimo skysčių sistemose arba naftos perdirbimo gamyklų dugnuose, nuolat veikiančiuose 350–425 °C temperatūroje, organiniai elastomerai lydosi arba karbonizuojasi. Metaliniai silfonai išlaiko tikslų mechaninį spyruoklinį standumą ir sandarumo vientisumą visame šiame terminiame spektre.

Be to, vakuuminėse sistemose, kuriose absoliutus slėgis sumažėja iki 0,1 baro, arba sistemose, kuriose protarpiais veikia sausai ir yra prastas tepimas, optimizuotas ir vienodas silfono paviršiaus apkrova padeda išlaikyti kritinę skysčio plėvelę. Tai apsaugo nuo katastrofiškų paviršiaus pažeidimų ir terminio įtrūkimo, kurie paprastai atsiranda, kai stūmiklio sandariklis praranda tepimo barjerą.

Koroziniai skysčiai, koksavimo rizika ir veleno judėjimas

Skysčiai, kurie polimerizuojasi arba koksuojasi veikiami atmosferos temperatūros, pavyzdžiui, sunkieji angliavandeniliai, asfaltas ir žalios naftos nuosėdos, kelia didelį pavojų standartiniams sandarikliams. Šiems skysčiams mikroskopiškai tekant per sandarinimo paviršius ir atvėsus, jie sudaro kietas anglies nuosėdas. Stūmikliniame sandariklyje šis koksavimasis imobilizuoja dinaminį O žiedą, dėl ko sandariklis iš karto sugenda. Metalinis silfoninis sandariklis be slystančių antrinių elastomerų toliau juda sandarinimo paviršiumi net ir tada, kai atmosferos pusėje vyksta nedidelis koksavimas.

Be to, silfonas gali atlaikyti didelį ašinį veleno judėjimą – dažnai iki +/- 2,0 mm – kurį sukelia siurblio veleno šiluminis plėtimasis aukštoje temperatūroje. Jis sugeria šį matmenų poslinkį per suvirintų vingių lenkimąsi, nepažeisdamas sandarinimo tarpo ir nesukeldamas veleno įvorės pažeidimų.

Ribos, gedimų režimai ir kompromisai

Nepaisant tvirtų savybių, metaliniai silfoniniai sandarikliai turi aiškias eksploatavimo ribas ir kompromisus. Pagrindinis gedimo būdas yra sukimosi šlytis; jei sandarinimo paviršiai sulimpa dėl produkto kristalizacijos siurblio išjungimo metu, sukimo jėga paleidimo metu gali akimirksniu suplėšyti suvirintas spirales.

Be to, ploni metaliniai lankstinukai (paprastai nuo 0,10 mm iki 0,15 mm storio) yra labai jautrūs įrangos vibracijos sukeliamam nuovargiui. Vibracijos lygis, viršijantis 4,5 mm/s RMS, gali sukelti harmoninį rezonansą, dėl kurio greitai įtrūksta suvirinimo siūlės. Galiausiai, kapitalo išlaidos yra reikšmingas kompromisas, nes briaunomis suvirinti metaliniai silfoniniai sandarikliai paprastai kainuoja 1,5–3,0 karto brangiau, palyginti su standartiniais stūmokliniais sandarikliais, todėl reikia aiškiai pagrįsti investicijų grąžą, pagrįstą ilgesniu veikimo laiku.

Kaip nurodyti ir sumontuoti metalinį silfoninį mechaninį sandariklį

Sėkmingas metalinio silfono mechaninio sandariklio įrengimas labai priklauso nuo griežtų medžiagų specifikacijų ir tikslios montavimo praktikos. Kadangi šie sandarikliai yra sukurti sunkioms eksploatavimo sąlygoms, nepakankamai optimali metalurgija arba netinkamas mechaninis suderinimas greitai panaikins jų būdingus našumo pranašumus.

Metalurgija, paviršiaus medžiagos ir sandarinimo konfigūracija

Silfono šerdies metalurgija turi būti kruopščiai suderinta su proceso skysčiu. AM350 nerūdijantis plienas yra standartas bendroms aukštos temperatūros reikmėms, pasižymintis puikiu suvirinamumu ir atsparumu nuovargiui. Labai korozinėms aplinkoms, kuriose yra chloridų arba rūgščiųjų dujų (H2S), inžinieriai atnaujina gaminį iki C-276 lydinio (Hastelloy) arba 718 lydinio (Inconel), kurie pasižymi didesniu atsparumu įtempių korozijai ir įtrūkimams.

Sandarinimo paviršių deriniuose paprastai suporuojamas stacionarus silicio karbido (SiC) žiedas su besisukančiu didelio tankio anglies grafito žiedu, kad būtų užtikrintas optimalus tepimas. Tačiau esant dideliam abrazyviniam poveikiui, gali prireikti kietų sandariklių, tokių kaip SiC ir volframo karbido (TC), porų. Konfigūracijas nustato API 682 standartai, kur 1 išdėstymas (vienas sandariklis) naudojamas standartiniams aukštos temperatūros skysčiams, o 2 arba 3 išdėstymas (dvigubi neslėginiai arba slėginiai sandarikliai) – pavojingiems arba lakiesiems organiniams junginiams (LOJ).

Montavimas, lygiavimas, paleidimas ir stebėjimas

Kasetinių sandariklių konstrukcijostapo pramonės standartu, sujungiant silfoną, paviršius ir riebokšlio plokštę į vieną iš anksto nustatytą mazgą, todėl nereikia rankiniu būdu matuoti siurblio veleno. Montuojant siurblio veleno eigą reikia griežtai patikrinti; bendras indikatoriaus rodmuo (TIR) ​​neturėtų viršyti 0,05 mm (0,002 colio), kad būtų išvengta per didelio, netolygaus silfono vingių išlinkimo.

Aukštos temperatūros taikymo sistemoms paleidimo procedūros reikalauja kontroliuojamo išankstinio pašildymo fazės, dažnai naudojant API 32 plano išorinį praplovimą arba API 62 plano garų gesinimą. Siurblio korpusas ir sandarinimo kamera turi būti šildomi ne didesniu kaip 50 °C per valandą greičiu, kad būtų išvengta terminio smūgio trapiems silicio karbido paviršiams. Nuolatinis praplovimo temperatūros ir sandarinimo kameros slėgio stebėjimas yra labai svarbus siekiant užtikrinti, kad skysčio temperatūra išliktų bent 15 °C žemesnė už garų slėgį, ir kad sandarinimo paviršiai nesiliestų su blyksniais ir sausa eiga.

Sandariklio pasirinkimo sprendimų sistema

Perėjimas prie metalinio silfoninio mechaninio sandariklio reikalauja struktūrizuoto proceso sąlygų, gedimų istorijos ir bendrų gyvavimo ciklo sąnaudų įvertinimo. Standartizuota sprendimų priėmimo sistema leidžiagamyklų patikimumo inžinieriaiobjektyviai pagrįsti kapitalo išlaidas, palyginant pradinę pirkimo kainą su ilgalaikėmis veiklos santaupomis.

Paraiškos kontrolinis sąrašas

Ši matrica naudojama kaip pagrindinis taikymo kontrolinis sąrašas, skirtas nustatyti, ar metalinis silfoninis sandariklis yra būtinas techninis sprendimas tam tikrai siurbimo sistemai.

Jei bus įvykdytas bent vienas šio kontrolinio sąrašo kriterijus, standartinio stūmiklio sandariklio būdingi konstrukcijos apribojimai greičiausiai sukels priešlaikinį gedimą, todėl silfono konstrukcija yra techniškai ir finansiškai pagrįstas pasirinkimas.

Rizika, atitiktis, veikimo laikas ir pakeitimo kaina

Be techninių specifikacijų, sprendimas turi apimti rizikos mažinimą, atitiktį aplinkosaugos reikalavimams ir bendrą gamyklos veikimo laiką. Jurisdikcijose, kuriose taikomi griežti aplinkosaugos reglamentai, briaunomis suvirinti metaliniai silfoniniai sandarikliai atlieka labai svarbų vaidmenį mažinant neorganizuotus išmetamuosius teršalus, patikimai palaikydami lakiųjų organinių junginių (LOJ) nuotėkio lygį gerokai mažesnį nei griežta 500 ppm reguliavimo riba, kurią nustatė EPA ir lygiavertės pasaulinės organizacijos.

Nors pradinė silfono kasetės kaina gali svyruoti nuo 2 500 iki 8 000 USD, priklausomai nuo metalurgijos ir veleno dydžio, finansinėje analizėje reikia atsižvelgti į išvengtų prastovų kainą. Nuolatinių procesų pramonės šakose, tokiose kaip naftos perdirbimas ar...naftos chemijos perdirbimasVieno siurblio gedimas gali sukelti gamybos sutrikimų išlaidas, viršijančias 10 000 USD per valandą. Pašalindamas elastomerų degradaciją, užkirsdamas kelią veleno dilimui ir atlaikydamas šiluminius pereinamuosius procesus, metalinis silfoninis sandariklis smarkiai sumažina siurblių ardymo dažnumą. Galiausiai, kai jis naudojamas tinkamoje ekstremalioje eksploatavimo aplinkoje, bendros metalinio silfoninio sandariklio eksploatavimo išlaidos (TCO) per penkerių metų gyvavimo ciklą yra gerokai mažesnės nei stūmoklio sandariklio.

Svarbiausios išvados

• Svarbiausios metalinio silfono mechaninio sandariklio išvados ir pagrindimas
• 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 metalinį silfoninį mechaninį sandariklį?

Naudokite, kai siurbliai susiduria su ekstremaliomis temperatūromis, agresyviomis cheminėmis medžiagomis, didesniu veleno greičiu arba kai elastomero O žiedai genda dėl užstrigimo ar trinties.

Kokį temperatūros diapazoną gali atlaikyti metalinis silfoninis mechaninis sandariklis?

Tipinės vieno sluoksnio briaunomis suvirintos konstrukcijos atlaiko nuo -75 °C iki 400 °C temperatūrą, todėl tinka kriogeninėms ir aukštos temperatūros sistemoms.

Ar metaliniai silfoniniai sandarikliai geriau tinka cheminių medžiagų ir tirpiklių siurbliams?

Taip. Jų statinis metalinis antrinis sandariklis apsaugo nuo elastomerų poveikio, todėl jie gerai veikia rūgštyse, tirpikliuose ir šarmuose.

Ar metaliniai silfoniniai mechaniniai sandarikliai gali veikti terpėje, kurioje yra suspensijų arba kietųjų dalelių?

Taip, ypač sukamųjų silfonų konstrukcijos, skirtos terpėms, kuriose yra iki maždaug 10 % kietųjų dalelių, tačiau paleidimo metu praplaunant reikia pašalinti metalo šiukšles ir vamzdžių apnašas.

Ar „Victor Seals“ gali tiekti pakaitinius metalinius silfoninius sandariklius originalių įrenginių gamintojų siurbliams?

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