Segel udara pompa booster ganda, yang diadaptasi dari teknologi segel udara kompresor, lebih umum digunakan dalam industri segel poros. Segel ini memastikan tidak ada cairan yang dipompa yang dibuang ke atmosfer, mengurangi hambatan gesekan pada poros pompa, dan bekerja dengan sistem pendukung yang lebih sederhana. Manfaat ini menghasilkan biaya siklus hidup solusi secara keseluruhan yang lebih rendah.
Segel ini bekerja dengan memasukkan sumber gas bertekanan eksternal di antara permukaan penyegelan bagian dalam dan luar. Topografi khusus permukaan penyegelan memberikan tekanan tambahan pada gas penghalang, menyebabkan permukaan penyegelan terpisah, sehingga permukaan penyegelan mengapung dalam lapisan gas. Kerugian gesekan rendah karena permukaan penyegelan tidak lagi bersentuhan. Gas penghalang melewati membran dengan laju aliran rendah, mengonsumsi gas penghalang dalam bentuk kebocoran, yang sebagian besar bocor ke atmosfer melalui permukaan segel luar. Residu meresap ke dalam ruang segel dan akhirnya terbawa oleh aliran proses.
Semua segel hermetik ganda memerlukan fluida bertekanan (cairan atau gas) di antara permukaan dalam dan luar rakitan segel mekanis. Sistem pendukung diperlukan untuk mengalirkan fluida ini ke segel. Sebaliknya, pada segel ganda bertekanan yang dilumasi cairan, fluida penghalang bersirkulasi dari reservoir melalui segel mekanis, di mana ia melumasi permukaan segel, menyerap panas, dan kembali ke reservoir tempat ia perlu menghilangkan panas yang diserap. Sistem pendukung segel ganda bertekanan fluida ini kompleks. Beban termal meningkat seiring dengan tekanan dan suhu proses dan dapat menyebabkan masalah keandalan jika tidak dihitung dan diatur dengan benar.
Sistem penyangga segel ganda udara terkompresi membutuhkan sedikit ruang, tidak memerlukan air pendingin, dan membutuhkan sedikit perawatan. Selain itu, ketika sumber gas pelindung yang andal tersedia, keandalannya tidak bergantung pada tekanan dan suhu proses.
Karena semakin banyaknya penggunaan seal udara pompa tekanan ganda di pasaran, American Petroleum Institute (API) menambahkan Program 74 sebagai bagian dari penerbitan edisi kedua API 682.
74 Sistem pendukung program biasanya berupa seperangkat pengukur dan katup yang dipasang pada panel yang membersihkan gas penghalang, mengatur tekanan hilir, dan mengukur tekanan serta aliran gas ke segel mekanis. Mengikuti jalur gas penghalang melalui panel Rencana 74, elemen pertama adalah katup satu arah. Ini memungkinkan pasokan gas penghalang diisolasi dari segel untuk penggantian elemen filter atau perawatan pompa. Gas penghalang kemudian melewati filter koalesensi 2 hingga 3 mikrometer (µm) yang menjebak cairan dan partikel yang dapat merusak fitur topografi permukaan segel, menciptakan lapisan gas pada permukaan segel. Ini diikuti oleh regulator tekanan dan manometer untuk mengatur tekanan pasokan gas penghalang ke segel mekanis.
Segel gas pompa tekanan ganda memerlukan tekanan pasokan gas penghalang untuk memenuhi atau melebihi tekanan diferensial minimum di atas tekanan maksimum di ruang segel. Penurunan tekanan minimum ini bervariasi tergantung pada produsen dan jenis segel, tetapi biasanya sekitar 30 pound per inci persegi (psi). Sakelar tekanan digunakan untuk mendeteksi masalah apa pun dengan tekanan pasokan gas penghalang dan membunyikan alarm jika tekanan turun di bawah nilai minimum.
Pengoperasian segel dikendalikan oleh aliran gas penghalang menggunakan pengukur aliran. Penyimpangan dari laju aliran gas segel yang dilaporkan oleh produsen segel mekanis menunjukkan penurunan kinerja penyegelan. Penurunan aliran gas penghalang dapat disebabkan oleh rotasi pompa atau migrasi fluida ke permukaan segel (dari gas penghalang yang terkontaminasi atau fluida proses).
Seringkali, setelah kejadian seperti itu, kerusakan pada permukaan penyegelan terjadi, dan kemudian aliran gas penghalang meningkat. Lonjakan tekanan di dalam pompa atau hilangnya sebagian tekanan gas penghalang juga dapat merusak permukaan penyegelan. Alarm aliran tinggi dapat digunakan untuk menentukan kapan intervensi diperlukan untuk mengoreksi aliran gas yang tinggi. Titik acuan untuk alarm aliran tinggi biasanya berkisar antara 10 hingga 100 kali aliran gas penghalang normal, biasanya tidak ditentukan oleh produsen segel mekanis, tetapi bergantung pada seberapa banyak kebocoran gas yang dapat ditoleransi oleh pompa.
Secara tradisional, flowmeter pengukur variabel telah digunakan dan tidak jarang flowmeter rentang rendah dan tinggi dihubungkan secara seri. Sakelar aliran tinggi kemudian dapat dipasang pada flowmeter rentang tinggi untuk memberikan alarm aliran tinggi. Flowmeter area variabel hanya dapat dikalibrasi untuk gas tertentu pada suhu dan tekanan tertentu. Saat beroperasi dalam kondisi lain, seperti fluktuasi suhu antara musim panas dan musim dingin, laju aliran yang ditampilkan tidak dapat dianggap sebagai nilai yang akurat, tetapi mendekati nilai sebenarnya.
Dengan dirilisnya API 682 edisi ke-4, pengukuran aliran dan tekanan telah beralih dari analog ke digital dengan pembacaan lokal. Flowmeter digital dapat digunakan sebagai flowmeter area variabel, yang mengubah posisi pelampung menjadi sinyal digital, atau flowmeter massa, yang secara otomatis mengubah aliran massa menjadi aliran volume. Fitur pembeda dari transmitter aliran massa adalah bahwa mereka memberikan output yang mengkompensasi tekanan dan suhu untuk memberikan aliran sebenarnya dalam kondisi atmosfer standar. Kerugiannya adalah perangkat ini lebih mahal daripada flowmeter area variabel.
Masalah dalam menggunakan pemancar aliran adalah menemukan pemancar yang mampu mengukur aliran gas penghalang selama operasi normal dan pada titik alarm aliran tinggi. Sensor aliran memiliki nilai maksimum dan minimum yang dapat dibaca secara akurat. Di antara aliran nol dan nilai minimum, aliran keluaran mungkin tidak akurat. Masalahnya adalah, seiring dengan peningkatan laju aliran maksimum untuk model transduser aliran tertentu, laju aliran minimum juga meningkat.
Salah satu solusinya adalah menggunakan dua pemancar (satu frekuensi rendah dan satu frekuensi tinggi), tetapi ini merupakan pilihan yang mahal. Metode kedua adalah menggunakan sensor aliran untuk rentang aliran operasi normal dan menggunakan sakelar aliran tinggi dengan pengukur aliran analog rentang tinggi. Komponen terakhir yang dilewati gas penghalang adalah katup satu arah sebelum gas penghalang meninggalkan panel dan terhubung ke segel mekanis. Ini diperlukan untuk mencegah aliran balik cairan yang dipompa ke dalam panel dan kerusakan pada instrumen jika terjadi gangguan proses yang tidak normal.
Katup searah harus memiliki tekanan pembukaan yang rendah. Jika pemilihannya salah, atau jika segel udara pompa tekanan ganda memiliki aliran gas penghalang yang rendah, dapat terlihat bahwa pulsasi aliran gas penghalang disebabkan oleh pembukaan dan penutupan kembali katup searah.
Secara umum, nitrogen pabrik digunakan sebagai gas pelindung karena mudah didapatkan, inert, dan tidak menyebabkan reaksi kimia yang merugikan pada cairan yang dipompa. Gas inert yang tidak tersedia, seperti argon, juga dapat digunakan. Dalam kasus di mana tekanan gas pelindung yang dibutuhkan lebih besar daripada tekanan nitrogen pabrik, penguat tekanan dapat meningkatkan tekanan dan menyimpan gas bertekanan tinggi dalam penerima yang terhubung ke saluran masuk panel Plan 74. Botol nitrogen kemasan umumnya tidak disarankan karena memerlukan penggantian tabung kosong secara terus-menerus dengan tabung yang penuh. Jika kualitas segel memburuk, botol dapat dengan cepat dikosongkan, menyebabkan pompa berhenti untuk mencegah kerusakan lebih lanjut dan kegagalan segel mekanis.
Tidak seperti sistem penghalang cairan, sistem pendukung Plan 74 tidak memerlukan kedekatan dengan segel mekanis. Satu-satunya kendala di sini adalah bagian memanjang dari tabung berdiameter kecil. Penurunan tekanan antara panel Plan 74 dan segel dapat terjadi di dalam pipa selama periode aliran tinggi (degradasi segel), yang mengurangi tekanan penghalang yang tersedia untuk segel. Meningkatkan ukuran pipa dapat mengatasi masalah ini. Pada umumnya, panel Plan 74 dipasang pada dudukan dengan ketinggian yang nyaman untuk mengontrol katup dan membaca pembacaan instrumen. Braket dapat dipasang pada pelat dasar pompa atau di samping pompa tanpa mengganggu inspeksi dan perawatan pompa. Hindari bahaya tersandung pada pipa/pipa yang menghubungkan panel Plan 74 dengan segel mekanis.
Untuk pompa inter-bearing dengan dua seal mekanis, satu di setiap ujung pompa, tidak disarankan untuk menggunakan satu panel dan outlet gas penghalang terpisah untuk setiap seal mekanis. Solusi yang disarankan adalah menggunakan panel Plan 74 terpisah untuk setiap seal, atau panel Plan 74 dengan dua output, masing-masing dengan set flowmeter dan sakelar alirannya sendiri. Di daerah dengan musim dingin yang ekstrem, mungkin perlu untuk melindungi panel Plan 74 selama musim dingin. Hal ini dilakukan terutama untuk melindungi peralatan listrik panel, biasanya dengan membungkus panel di dalam kabinet dan menambahkan elemen pemanas.
Fenomena menarik adalah laju aliran gas penghalang meningkat seiring dengan penurunan suhu pasokan gas penghalang. Hal ini biasanya tidak disadari, tetapi dapat menjadi terlihat di tempat-tempat dengan musim dingin yang dingin atau perbedaan suhu yang besar antara musim panas dan musim dingin. Dalam beberapa kasus, mungkin perlu untuk menyesuaikan titik setel alarm aliran tinggi untuk mencegah alarm palsu. Saluran udara panel dan pipa penghubung harus dibersihkan sebelum panel Plan 74 dioperasikan. Hal ini paling mudah dicapai dengan menambahkan katup ventilasi di atau dekat sambungan segel mekanis. Jika katup pembuangan tidak tersedia, sistem dapat dibersihkan dengan melepaskan selang dari segel mekanis dan kemudian menyambungkannya kembali setelah dibersihkan.
Setelah menghubungkan panel Plan 74 ke seal dan memeriksa semua sambungan untuk memastikan tidak ada kebocoran, regulator tekanan sekarang dapat disesuaikan dengan tekanan yang ditetapkan dalam aplikasi. Panel harus memasok gas penghalang bertekanan ke seal mekanis sebelum mengisi pompa dengan fluida proses. Seal dan panel Plan 74 siap digunakan setelah prosedur commissioning dan ventilasi pompa selesai.
Elemen filter harus diperiksa setelah satu bulan beroperasi atau setiap enam bulan jika tidak ditemukan kontaminasi. Jangka waktu penggantian filter akan bergantung pada kemurnian gas yang disuplai, tetapi tidak boleh melebihi tiga tahun.
Laju aliran gas penghalang harus diperiksa dan dicatat selama inspeksi rutin. Jika pulsasi aliran udara penghalang yang disebabkan oleh pembukaan dan penutupan katup periksa cukup besar untuk memicu alarm aliran tinggi, nilai alarm ini mungkin perlu ditingkatkan untuk menghindari alarm palsu.
Langkah penting dalam penonaktifan adalah isolasi dan penurunan tekanan gas pelindung harus menjadi langkah terakhir. Pertama, isolasi dan turunkan tekanan pada selubung pompa. Setelah pompa dalam kondisi aman, tekanan pasokan gas pelindung dapat dimatikan dan tekanan gas dihilangkan dari pipa yang menghubungkan panel Plan 74 ke segel mekanis. Kuras semua cairan dari sistem sebelum memulai pekerjaan pemeliharaan apa pun.
Seal udara pompa tekanan ganda yang dikombinasikan dengan sistem pendukung Plan 74 memberikan solusi seal poros tanpa emisi kepada operator, investasi modal yang lebih rendah (dibandingkan dengan seal dengan sistem penghalang cairan), biaya siklus hidup yang lebih rendah, jejak sistem pendukung yang kecil, dan persyaratan perawatan minimum.
Jika dipasang dan dioperasikan sesuai dengan praktik terbaik, solusi penahanan ini dapat memberikan keandalan jangka panjang dan meningkatkan ketersediaan peralatan berputar.
We welcome your suggestions on article topics and sealing issues so that we can better respond to the needs of the industry. Please send your suggestions and questions to sealsensequestions@fluidsealing.com.
Mark Savage adalah manajer grup produk di John Crane. Savage memegang gelar Sarjana Sains di bidang Teknik dari Universitas Sydney, Australia. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi johncrane.com.
Waktu posting: 08-09-2022