Phớt khí bơm tăng áp kép, được cải tiến từ công nghệ phớt khí máy nén, phổ biến hơn trong ngành phớt trục. Các phớt này đảm bảo không xả chất lỏng được bơm ra khí quyển, giảm lực cản ma sát trên trục bơm và hoạt động với hệ thống hỗ trợ đơn giản hơn. Những lợi ích này mang lại chi phí vòng đời giải pháp tổng thể thấp hơn.
Các phớt này hoạt động bằng cách đưa một nguồn khí nén bên ngoài vào giữa các bề mặt phớt bên trong và bên ngoài. Địa hình cụ thể của bề mặt phớt tạo thêm áp suất lên khí chắn, khiến bề mặt phớt tách ra, khiến bề mặt phớt nổi trong lớp khí. Tổn thất ma sát thấp vì các bề mặt phớt không còn tiếp xúc với nhau nữa. Khí chắn đi qua màng ở lưu lượng thấp, tiêu thụ khí chắn dưới dạng rò rỉ, phần lớn rò rỉ vào khí quyển qua các bề mặt phớt bên ngoài. Chất cặn thấm vào buồng phớt và cuối cùng được dòng quy trình mang đi.
Tất cả phớt kín kép đều yêu cầu chất lỏng chịu áp suất (chất lỏng hoặc khí) giữa bề mặt bên trong và bên ngoài của cụm phớt cơ khí. Cần có hệ thống hỗ trợ để cung cấp chất lỏng này cho phớt. Ngược lại, trong phớt kép bôi trơn bằng chất lỏng, chất lỏng chắn lưu thông từ bình chứa qua phớt cơ khí, tại đó chất lỏng bôi trơn bề mặt phớt, hấp thụ nhiệt và quay trở lại bình chứa, nơi cần tản nhiệt đã hấp thụ. Các hệ thống hỗ trợ phớt kép áp suất chất lỏng này rất phức tạp. Tải nhiệt tăng theo áp suất và nhiệt độ quy trình và có thể gây ra các vấn đề về độ tin cậy nếu không được tính toán và thiết lập đúng cách.
Hệ thống hỗ trợ phớt kép khí nén chiếm ít không gian, không cần nước làm mát và ít cần bảo trì. Ngoài ra, khi có nguồn khí bảo vệ đáng tin cậy, độ tin cậy của nó không phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ của quy trình.
Do phớt khí bơm áp suất kép ngày càng được sử dụng rộng rãi trên thị trường, Viện Dầu khí Hoa Kỳ (API) đã bổ sung Chương trình 74 như một phần của ấn bản thứ hai của API 682.
74 Hệ thống hỗ trợ chương trình thường là một bộ đồng hồ đo và van gắn trên bảng điều khiển để xả khí chắn, điều chỉnh áp suất hạ lưu và đo áp suất và lưu lượng khí đến phớt cơ khí. Theo đường đi của khí chắn qua bảng điều khiển Plan 74, phần tử đầu tiên là van kiểm tra. Điều này cho phép cách ly nguồn cung cấp khí chắn khỏi phớt để thay thế phần tử lọc hoặc bảo dưỡng bơm. Sau đó, khí chắn đi qua bộ lọc kết tụ 2 đến 3 micrômet (µm) để giữ lại chất lỏng và các hạt có thể làm hỏng các đặc điểm địa hình của bề mặt phớt, tạo ra một lớp khí trên bề mặt phớt. Tiếp theo là bộ điều chỉnh áp suất và áp kế để cài đặt áp suất của nguồn cung cấp khí chắn đến phớt cơ khí.
Phớt khí bơm áp suất kép yêu cầu áp suất cung cấp khí chắn phải đạt hoặc vượt quá áp suất chênh lệch tối thiểu trên áp suất tối đa trong khoang phớt. Mức giảm áp suất tối thiểu này thay đổi tùy theo nhà sản xuất và loại phớt, nhưng thường vào khoảng 30 pound trên inch vuông (psi). Công tắc áp suất được sử dụng để phát hiện bất kỳ vấn đề nào với áp suất cung cấp khí chắn và phát ra âm thanh báo động nếu áp suất giảm xuống dưới giá trị tối thiểu.
Hoạt động của phớt được kiểm soát bởi lưu lượng khí chắn bằng cách sử dụng lưu lượng kế. Độ lệch so với lưu lượng khí chắn do các nhà sản xuất phớt cơ khí báo cáo cho thấy hiệu suất bịt kín bị giảm. Lưu lượng khí chắn bị giảm có thể là do bơm quay hoặc chất lỏng di chuyển đến mặt phớt (từ khí chắn bị ô nhiễm hoặc chất lỏng quy trình).
Thông thường, sau những sự kiện như vậy, bề mặt bị hư hỏng sẽ xảy ra, và sau đó lưu lượng khí chắn tăng lên. Áp suất tăng đột biến trong máy bơm hoặc mất một phần áp suất khí chắn cũng có thể làm hỏng bề mặt bịt kín. Có thể sử dụng báo động lưu lượng cao để xác định thời điểm cần can thiệp để khắc phục lưu lượng khí cao. Điểm đặt cho báo động lưu lượng cao thường nằm trong khoảng từ 10 đến 100 lần lưu lượng khí chắn bình thường, thường không được nhà sản xuất phớt cơ khí xác định, mà phụ thuộc vào lượng rò rỉ khí mà máy bơm có thể chịu được.
Theo truyền thống, lưu lượng kế biến thiên đã được sử dụng và không có gì lạ khi lưu lượng kế phạm vi thấp và cao được kết nối theo chuỗi. Sau đó, có thể lắp công tắc lưu lượng cao trên lưu lượng kế phạm vi cao để đưa ra cảnh báo lưu lượng cao. Lưu lượng kế diện tích biến thiên chỉ có thể được hiệu chuẩn cho một số loại khí nhất định ở một số nhiệt độ và áp suất nhất định. Khi hoạt động trong các điều kiện khác, chẳng hạn như nhiệt độ dao động giữa mùa hè và mùa đông, lưu lượng hiển thị không thể được coi là giá trị chính xác, nhưng gần với giá trị thực tế.
Với việc phát hành API 682 phiên bản thứ 4, các phép đo lưu lượng và áp suất đã chuyển từ dạng tương tự sang dạng kỹ thuật số với các phép đo cục bộ. Lưu lượng kế kỹ thuật số có thể được sử dụng như lưu lượng kế diện tích biến đổi, chuyển đổi vị trí phao thành tín hiệu kỹ thuật số hoặc lưu lượng kế khối lượng, tự động chuyển đổi lưu lượng khối lượng thành lưu lượng thể tích. Đặc điểm nổi bật của bộ truyền lưu lượng khối lượng là chúng cung cấp đầu ra bù cho áp suất và nhiệt độ để cung cấp lưu lượng thực trong điều kiện khí quyển tiêu chuẩn. Nhược điểm là các thiết bị này đắt hơn lưu lượng kế diện tích biến đổi.
Vấn đề khi sử dụng bộ truyền lưu lượng là tìm một bộ truyền có khả năng đo lưu lượng khí chắn trong quá trình vận hành bình thường và tại các điểm báo động lưu lượng cao. Cảm biến lưu lượng có giá trị tối đa và tối thiểu có thể đọc chính xác. Giữa lưu lượng bằng không và giá trị tối thiểu, lưu lượng đầu ra có thể không chính xác. Vấn đề là khi lưu lượng tối đa cho một mô hình bộ chuyển đổi lưu lượng cụ thể tăng lên, lưu lượng tối thiểu cũng tăng theo.
Một giải pháp là sử dụng hai máy phát (một tần số thấp và một tần số cao), nhưng đây là một lựa chọn tốn kém. Phương pháp thứ hai là sử dụng cảm biến lưu lượng cho phạm vi lưu lượng hoạt động bình thường và sử dụng công tắc lưu lượng cao với lưu lượng kế tương tự phạm vi cao. Thành phần cuối cùng mà khí chắn đi qua là van kiểm tra trước khi khí chắn rời khỏi tấm và kết nối với phớt cơ khí. Điều này là cần thiết để ngăn chất lỏng được bơm chảy ngược vào tấm và làm hỏng thiết bị trong trường hợp có sự cố bất thường trong quá trình.
Van kiểm tra phải có áp suất mở thấp. Nếu lựa chọn sai hoặc nếu phớt khí của bơm áp suất kép có lưu lượng khí chắn thấp, có thể thấy rằng sự dao động của lưu lượng khí chắn là do van kiểm tra mở và lắp lại.
Nhìn chung, nitơ thực vật được sử dụng làm khí chắn vì nó có sẵn, trơ và không gây ra bất kỳ phản ứng hóa học bất lợi nào trong chất lỏng được bơm. Các khí trơ không có sẵn, chẳng hạn như argon, cũng có thể được sử dụng. Trong trường hợp áp suất khí chắn cần thiết lớn hơn áp suất nitơ thực vật, bộ tăng áp có thể tăng áp suất và lưu trữ khí áp suất cao trong một bình chứa được kết nối với đầu vào của bảng Plan 74. Các bình nitơ đóng chai thường không được khuyến khích vì chúng đòi hỏi phải liên tục thay thế các bình rỗng bằng bình đầy. Nếu chất lượng của phớt giảm sút, có thể nhanh chóng làm rỗng bình, khiến máy bơm dừng lại để ngăn ngừa hư hỏng thêm và hỏng phớt cơ khí.
Không giống như các hệ thống chắn chất lỏng, các hệ thống hỗ trợ Plan 74 không yêu cầu phải gần các phớt cơ khí. Điểm hạn chế duy nhất ở đây là phần ống có đường kính nhỏ bị kéo dài. Có thể xảy ra hiện tượng sụt áp giữa tấm Plan 74 và phớt trong đường ống trong thời gian lưu lượng cao (phớt bị thoái hóa), làm giảm áp suất chắn có sẵn cho phớt. Tăng kích thước đường ống có thể giải quyết được vấn đề này. Theo quy định, các tấm Plan 74 được lắp trên giá đỡ ở độ cao thuận tiện để điều khiển van và đọc số liệu đo của thiết bị. Giá đỡ có thể được lắp trên tấm đế bơm hoặc bên cạnh bơm mà không ảnh hưởng đến việc kiểm tra và bảo dưỡng bơm. Tránh nguy cơ vấp ngã trên các đường ống/các đường ống kết nối các tấm Plan 74 với phớt cơ khí.
Đối với các bơm liên ổ trục có hai phớt cơ khí, một ở mỗi đầu của bơm, không nên sử dụng một tấm và đầu ra khí chắn riêng cho mỗi phớt cơ khí. Giải pháp được khuyến nghị là sử dụng một tấm Plan 74 riêng cho mỗi phớt hoặc một tấm Plan 74 có hai đầu ra, mỗi tấm có một bộ lưu lượng kế và công tắc lưu lượng riêng. Ở những khu vực có mùa đông lạnh giá, có thể cần phải để các tấm Plan 74 qua đông. Việc này chủ yếu được thực hiện để bảo vệ thiết bị điện của tấm, thường là bằng cách bọc tấm trong tủ và thêm các bộ phận gia nhiệt.
Một hiện tượng thú vị là lưu lượng khí chắn tăng khi nhiệt độ cung cấp khí chắn giảm. Điều này thường không được chú ý, nhưng có thể trở nên đáng chú ý ở những nơi có mùa đông lạnh hoặc chênh lệch nhiệt độ lớn giữa mùa hè và mùa đông. Trong một số trường hợp, có thể cần phải điều chỉnh điểm đặt báo động lưu lượng cao để tránh báo động giả. Ống dẫn khí của tấm pin và ống/ống kết nối phải được xả sạch trước khi đưa tấm pin Plan 74 vào sử dụng. Điều này dễ thực hiện nhất bằng cách thêm van thông hơi tại hoặc gần kết nối phớt cơ khí. Nếu không có van xả, hệ thống có thể được xả sạch bằng cách ngắt kết nối ống/ống khỏi phớt cơ khí rồi kết nối lại sau khi xả sạch.
Sau khi kết nối các tấm Plan 74 với phớt và kiểm tra tất cả các kết nối để tìm rò rỉ, bộ điều chỉnh áp suất hiện có thể được điều chỉnh theo áp suất đã cài đặt trong ứng dụng. Tấm phải cung cấp khí chắn áp suất cho phớt cơ khí trước khi đổ đầy chất lỏng quy trình vào máy bơm. Phớt và tấm Plan 74 đã sẵn sàng để bắt đầu khi các quy trình đưa máy bơm vào vận hành và thông hơi đã hoàn tất.
Bộ lọc phải được kiểm tra sau một tháng hoạt động hoặc sáu tháng một lần nếu không phát hiện thấy ô nhiễm. Khoảng thời gian thay thế bộ lọc sẽ phụ thuộc vào độ tinh khiết của khí cung cấp, nhưng không được quá ba năm.
Tỷ lệ khí chắn phải được kiểm tra và ghi lại trong quá trình kiểm tra định kỳ. Nếu xung động luồng khí chắn do van kiểm tra đóng mở đủ lớn để kích hoạt báo động lưu lượng cao, có thể cần phải tăng các giá trị báo động này để tránh báo động sai.
Một bước quan trọng trong quá trình ngừng hoạt động là cô lập và giảm áp suất khí bảo vệ phải là bước cuối cùng. Đầu tiên, cô lập và giảm áp suất vỏ bơm. Khi bơm ở trạng thái an toàn, có thể tắt áp suất cung cấp khí bảo vệ và loại bỏ áp suất khí khỏi đường ống kết nối bảng Plan 74 với phớt cơ khí. Xả hết chất lỏng ra khỏi hệ thống trước khi bắt đầu bất kỳ công việc bảo trì nào.
Phớt khí bơm áp suất kép kết hợp với hệ thống hỗ trợ Plan 74 cung cấp cho người vận hành giải pháp phớt trục không phát thải, đầu tư vốn thấp hơn (so với phớt có hệ thống chắn chất lỏng), giảm chi phí vòng đời, diện tích hệ thống hỗ trợ nhỏ và yêu cầu dịch vụ tối thiểu.
Khi được lắp đặt và vận hành theo đúng thông lệ tốt nhất, giải pháp ngăn chặn này có thể mang lại độ tin cậy lâu dài và tăng tính khả dụng của thiết bị quay.
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 là quản lý nhóm sản phẩm tại John Crane. Savage có bằng Cử nhân Khoa học Kỹ thuật của Đại học Sydney, Úc. Để biết thêm thông tin, hãy truy cập johncrane.com.
Thời gian đăng: 08-09-2022