Segel udara pompa pendorong ganda, yang diadaptasi dari teknologi segel udara kompresor, lebih umum dalam industri segel poros. Segel ini tidak mengeluarkan cairan yang dipompa ke atmosfer, memberikan resistansi gesekan yang lebih rendah pada poros pompa, dan bekerja dengan sistem pendukung yang lebih sederhana. Manfaat ini memberikan biaya siklus hidup solusi keseluruhan yang lebih rendah.
Segel ini bekerja dengan memasukkan sumber eksternal berupa gas bertekanan antara permukaan segel dalam dan luar. Topografi khusus permukaan segel memberikan tekanan tambahan pada gas penghalang, yang menyebabkan permukaan segel terpisah, yang menyebabkan permukaan segel mengapung dalam lapisan gas. Kerugian gesekan rendah karena permukaan segel tidak lagi bersentuhan. Gas penghalang melewati membran pada laju aliran rendah, menghabiskan 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 kedap udara ganda memerlukan cairan bertekanan (cairan atau gas) di antara permukaan dalam dan luar rakitan segel mekanis. Sistem pendukung diperlukan untuk menyalurkan cairan ini ke segel. Sebaliknya, dalam segel ganda bertekanan yang dilumasi cairan, cairan penghalang bersirkulasi dari reservoir melalui segel mekanis, tempat cairan tersebut melumasi permukaan segel, menyerap panas, dan kembali ke reservoir tempat cairan tersebut perlu menghilangkan panas yang diserap. Sistem pendukung segel ganda bertekanan cairan ini rumit. Beban termal meningkat seiring dengan tekanan dan suhu proses dan dapat menyebabkan masalah keandalan jika tidak dihitung dan diatur dengan benar.
Sistem pendukung segel ganda udara terkompresi hanya membutuhkan sedikit ruang, tidak memerlukan air pendingin, dan hanya memerlukan sedikit perawatan. Selain itu, jika tersedia sumber gas pelindung yang andal, keandalannya tidak bergantung pada tekanan dan suhu proses.
Karena semakin maraknya penggunaan segel 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 dan aliran gas ke segel mekanis. Mengikuti jalur gas penghalang melalui panel Plan 74, elemen pertama adalah katup periksa. 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 partikulat yang dapat merusak fitur topografi permukaan segel, menciptakan lapisan gas pada permukaan permukaan segel. Ini diikuti oleh pengatur tekanan dan manometer untuk mengatur tekanan pasokan gas penghalang ke segel mekanis.
Segel gas pompa tekanan ganda mengharuskan tekanan pasokan gas penghalang untuk memenuhi atau melampaui tekanan diferensial minimum di atas tekanan maksimum di ruang segel. Penurunan tekanan minimum ini bervariasi menurut produsen dan jenis segel, tetapi biasanya sekitar 30 pon 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 dikontrol oleh aliran gas penghalang menggunakan meteran aliran. Penyimpangan dari laju aliran gas segel yang dilaporkan oleh produsen segel mekanis menunjukkan kinerja penyegelan yang berkurang. Aliran gas penghalang yang berkurang mungkin disebabkan oleh rotasi pompa atau migrasi cairan ke permukaan segel (dari gas penghalang atau cairan proses yang terkontaminasi).
Sering kali, setelah kejadian tersebut, kerusakan pada permukaan penyegelan terjadi, dan kemudian aliran gas penghalang meningkat. Lonjakan tekanan pada pompa atau hilangnya sebagian tekanan gas penghalang juga dapat merusak permukaan penyegelan. Alarm aliran tinggi dapat digunakan untuk menentukan kapan intervensi diperlukan untuk memperbaiki aliran gas yang tinggi. Titik setel untuk alarm aliran tinggi biasanya dalam kisaran 10 hingga 100 kali aliran gas penghalang normal, biasanya tidak ditentukan oleh produsen segel mekanis, tetapi tergantung pada seberapa banyak kebocoran gas yang dapat ditoleransi oleh pompa.
Secara tradisional, flowmeter pengukur variabel telah digunakan dan bukan hal yang aneh jika 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 pemancar aliran massa adalah bahwa mereka menyediakan keluaran yang mengimbangi tekanan dan suhu untuk menyediakan aliran sebenarnya dalam kondisi atmosfer standar. Kerugiannya adalah bahwa perangkat ini lebih mahal daripada flowmeter area variabel.
Masalah dengan penggunaan 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. Antara aliran nol dan nilai minimum, aliran keluaran mungkin tidak akurat. Masalahnya adalah bahwa ketika laju aliran maksimum untuk model transduser aliran tertentu meningkat, laju aliran minimum juga meningkat.
Salah satu solusinya adalah menggunakan dua pemancar (satu frekuensi rendah dan satu frekuensi tinggi), tetapi ini merupakan opsi yang mahal. Metode kedua adalah menggunakan sensor aliran untuk rentang aliran operasi normal dan menggunakan sakelar aliran tinggi dengan meteran aliran analog rentang tinggi. Komponen terakhir yang dilewati gas penghalang adalah katup periksa 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 periksa 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 denyutan aliran gas penghalang disebabkan oleh pembukaan dan pemasangan kembali katup periksa.
Umumnya, nitrogen tanaman digunakan sebagai gas penghalang karena mudah didapat, inert, dan tidak menyebabkan reaksi kimia yang merugikan dalam 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 tanaman, penguat tekanan dapat meningkatkan tekanan dan menyimpan gas bertekanan tinggi dalam penerima yang terhubung ke saluran masuk panel Plan 74. Botol nitrogen botol umumnya tidak direkomendasikan karena memerlukan penggantian tabung kosong dengan yang penuh secara terus-menerus. Jika kualitas segel memburuk, botol dapat segera dikosongkan, yang menyebabkan pompa berhenti untuk mencegah kerusakan lebih lanjut dan kegagalan segel mekanis.
Tidak seperti sistem penghalang cairan, sistem pendukung Plan 74 tidak memerlukan jarak dekat dengan segel mekanis. Satu-satunya peringatan 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. Sebagai aturan, panel Plan 74 dipasang pada dudukan pada ketinggian yang sesuai untuk mengendalikan katup dan membaca pembacaan instrumen. Braket dapat dipasang pada pelat dasar pompa atau di samping pompa tanpa mengganggu pemeriksaan dan perawatan pompa. Hindari bahaya tersandung pada pipa/pipa yang menghubungkan panel Plan 74 dengan segel mekanis.
Untuk pompa antar bantalan dengan dua segel mekanis, satu di setiap ujung pompa, tidak disarankan untuk menggunakan satu panel dan saluran keluar gas penghalang terpisah ke setiap segel mekanis. Solusi yang disarankan adalah menggunakan panel Plan 74 terpisah untuk setiap segel, atau panel Plan 74 dengan dua keluaran, masing-masing dengan perangkat pengukur aliran dan sakelar alirannya sendiri. Di daerah dengan musim dingin yang dingin, panel Plan 74 mungkin perlu melewati musim dingin. Hal ini dilakukan terutama untuk melindungi peralatan listrik panel, biasanya dengan membungkus panel di dalam kabinet dan menambahkan elemen pemanas.
Fenomena yang menarik adalah bahwa laju aliran gas penghalang meningkat seiring dengan penurunan suhu pasokan gas penghalang. Hal ini biasanya tidak diperhatikan, tetapi dapat 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/pipa penghubung harus dibersihkan sebelum memasang panel Plan 74. 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 tabung/tabung dari segel mekanis lalu menyambungkannya kembali setelah pembersihan.
Setelah menghubungkan panel Plan 74 ke segel dan memeriksa semua sambungan untuk mengetahui kebocoran, regulator tekanan sekarang dapat disesuaikan dengan tekanan yang ditetapkan dalam aplikasi. Panel harus memasok gas penghalang bertekanan ke segel mekanis sebelum mengisi pompa dengan cairan proses. Segel dan panel Plan 74 siap untuk mulai bekerja setelah prosedur komisioning dan ventilasi pompa selesai.
Elemen filter harus diperiksa setelah satu bulan beroperasi atau setiap enam bulan jika tidak ditemukan kontaminasi. Interval penggantian filter akan bergantung pada kemurnian gas yang dipasok, tetapi tidak boleh lebih dari tiga tahun.
Laju gas penghalang harus diperiksa dan dicatat selama pemeriksaan rutin. Jika denyut 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 penghentian operasional adalah bahwa isolasi dan depresurisasi gas pelindung harus menjadi langkah terakhir. Pertama, isolasi dan depresurisasi casing pompa. Setelah pompa dalam kondisi aman, tekanan pasokan gas pelindung dapat dimatikan dan tekanan gas dilepaskan dari pipa yang menghubungkan panel Plan 74 ke segel mekanis. Kuras semua cairan dari sistem sebelum memulai pekerjaan pemeliharaan apa pun.
Segel udara pompa tekanan ganda yang dipadukan dengan sistem pendukung Plan 74 memberi operator solusi segel poros tanpa emisi, investasi modal yang lebih rendah (dibandingkan dengan segel dengan sistem penghalang cairan), biaya siklus hidup yang berkurang, jejak sistem pendukung yang kecil, dan persyaratan layanan minimum.
Bila 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 meraih gelar Sarjana Sains bidang Teknik dari Universitas Sydney, Australia. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi johncrane.com.
Waktu posting: 08-Sep-2022