I kemisk forarbejdning, petrokemisk, farmaceutisk, batterifremstilling og andre krævende industrier er dobbelte mekaniske tætninger i vid udstrækning brugt til at indeholde farlige, giftige, flygtige, slibende eller på anden måde vanskelige procesvæsker.

En dobbelt mekanisk tætning er afhængig af et buffer- eller barrierevæskesystem til at give køling, smøring, trykkontrol og indeslutning omkring tætningsfladerne. Cirkulationssystemet spiller derfor en vigtig rolle i at opretholde et stabilt tætningsmiljø.

For applikationer, der bruger API 682 Plan 53C eller Plan 54 , kræver valg af det rigtige cirkulations- og trykudstyr mere end blot at tilpasse en pumpe til den nødvendige flowhastighed. Ingeniører skal overveje barriere-væsketryk, differenstryk, viskositet, temperatur, materialekompatibilitet, lækagerisiko, luftmedrivning, kontinuerlig driftstid og den specifikke API-rørplanarkitektur.

EN mikromagnetisk tandhjulspumpe kan overvejes til udvalgte barriere-væskecirkulationsapplikationer, hvor kompakt størrelse, jævnt positiv forskydningsflow, væskeindeslutning og fleksibel motorstyring er påkrævet.

Denne vejledning forklarer de vigtigste udvælgelseskriterier og viser, hvor Suofu mikromagnetiske tandhjulspumper kan passe ind i støttesystemer til mekanisk tætning.

Hurtigt svar: Hvilken pumpe er egnet til mekanisk tætningsbarrierevæskecirkulation?

For et dobbelt mekanisk tætningssystem skal den passende spærrevæskecirkulationspumpe give:

• Stabilt og forudsigeligt flow

• Tilstrækkeligt differenstryk

• Kompatibilitet med barrierevæsken

• Egnet temperatur- og viskositetsevne

• Lav risiko for lækage

• Pålidelig kontinuerlig drift

• Passende motor- og hastighedskontrol

• Kompatibilitet med det valgte sælstøttesystem

For API Plan 54 , hvor der anvendes et eksternt tryksat barriere-væskesystem, kan en positiv fortrængningspumpe såsom en magnetisk drevet tandhjulspumpe overvejes, når det nødvendige flow og tryk falder inden for dens driftsramme.

For API Plan 53C opretholder stempelakkumulatoren barriere-væsketryk, og cirkulationsmekanismen er typisk integreret i tætningssystemet. En ekstern cirkulationspumpe bør derfor ikke behandles som et iboende krav i Plan 53C. Det endelige design skal følge den specifikke tætningsproducents rørplanarrangement.

1. Hvad er et barrierevæskecirkulationssystem?

I en mekanisk tætningstætning med dobbelt tryk er mellemrummet mellem den indenbords og den udvendige tætningsflade fyldt med en ren barrierevæske.

Barrierevæsken holdes ved et tryk, der er højere end trykket på processiden, så trykgradienten hjælper med at forhindre procesvæske i at trænge ind i barrierevæskekammeret.

Et komplet barriere-væskesystem kan omfatte:

• Barriere-væske reservoir

• Trykkilde eller akkumulator

• Cirkulationspumpe

• Varmeveksler

• Tryktransmitter

• Temperaturovervågning

• Flowovervågning

• Filtre

• Ventiler

• Rør og fittings

Den nøjagtige konfiguration afhænger af den mekaniske tætningsarrangement og API-rørplanen.

API 682 identificerer Plan 53C som et stempel-akkumulatorsystem til tryksatte dobbelttætninger, mens Plan 54 bruger et eksternt forsynet tryksat barriere-væske system. Plan 54 kan spænde fra et relativt simpelt eksternt cirkulationsarrangement til et større konstrueret tætningsstøttesystem.

2. Plan 53C vs. Plan 54: Hvad er forskellen?

Det er vigtigt at forstå forskellen, før du vælger cirkulationspumpen.

API-plan 53C

Plan 53C bruger en stempelakkumulator til at opretholde trykket i barriere-væskesystemet.

En referenceforbindelse fra tætningskammeret gør det muligt for systemet at spore ændringer i procestrykket. Stemplet adskiller trykmediet fra barrierevæsken.

I typiske Plan 53C-arrangementer induceres barriere-væskecirkulation af en pumpering integreret i den mekaniske tætningssamling.

Plan 53C kan være nyttig, når:

• Tætningskammertrykket varierer under drift

• Der kræves en dobbelt tætning under tryk

• Barriere-væsketryk skal spore procestryk

• Gasindblæsning i barrierevæsken skal kontrolleres

• Et eksternt kontinuerligt cirkulationssystem er ikke den foretrukne arkitektur

John Crane identificerer Plan 53C som et stempel-akkumulatorarrangement, hvor en referencelinje sporer tætningskammertrykket, og en pumpering inducerer barriere-væskecirkulation.

Kræver Plan 53C altid en ekstern cirkulationspumpe?

Ingen.

Dette er en vigtig sondring.

En ekstern pumpe kan bruges i et bestemt konstrueret system, men det er ikke det, der grundlæggende definerer Plan 53C. Stempelakkumulatoren og tryksporingsarrangementet er de definerende egenskaber.

API-plan 54

Plan 54 bruger et eksternt tryksat barriere-væske-system til at levere ren barrierevæske til en dobbelt mekanisk tætning.

I modsætning til Plan 53C leveres cirkulationen af ​​et eksternt system.

Afhængigt af applikationen kan Plan 54-systemet omfatte:

• Ekstern cirkulationspumpe

• Reservoir

• Varmeveksler

• Trykreguleringsudstyr

• Flow kontrol

• Instrumentering

Plan 54 overvejes almindeligvis til krævende applikationer, hvor kontrolleret barriere-væskecirkulation, varmefjernelse eller flere tætninger, der deler et støttesystem, er påkrævet. Det bruges også til applikationer, der involverer farlige væsker, høje varmebelastninger og andre krævende tætningsforhold.

Dette gør cirkulationspumpen til en vigtig komponent i mange Plan 54-systemer.

3. Hvilke udfordringer skal cirkulationspumpen håndtere?

Pumpen i et barriere-væskesystem med mekanisk tætning kan fungere under forhold, der er meget forskellige fra almindelig vandcirkulation.

3.1 Lækage skal minimeres

Barrierevæsker kan omfatte:

• Syntetiske smøremidler

• Mineralske eller hvide olier

• Proceskompatible olier

• NMP og andre anvendelsesspecifikke væsker

• Andre specielt formulerede barrierevæsker

En konventionel dynamisk akseltætning introducerer en potentiel lækagevej.

En magnetisk drevet pumpe overfører drejningsmoment gennem magnetisk kobling, så pumpekammeret kan adskilles fra motoren uden en konventionel roterende akseltætning.

Dette kan betydeligt reducere lækagerisikoen forbundet med en konventionel dynamisk akseltætning.

Magnetdrev betyder dog ikke, at hele systemet automatisk er lækagefrit . O-ringe, statiske forbindelser, fittings, pumpelegemesamlinger og driftsforhold skal stadig designes korrekt.

3.2 Barrierevæsker kan have et bredt viskositetsområde

Barrierevæsker er ikke begrænset til vandlignende væsker med lav viskositet.

Afhængigt af applikationen kan ingeniører støde på væsker med relativt lav viskositet samt smøreolier og andre væsker med højere viskositet.

Viskositet påvirker:

• Pumpeeffektivitet

• Indvendig slip

• Motorens drejningsmoment

• Starter præstation

• Varmeudvikling

• Påkrævet hastighed

En fortrængningsgearpumpe kan være fordelagtig, når der kræves stabilt flow over et relativt bredt viskositetsområde.

Den faktiske driftsviskositet ved de laveste og højeste temperaturer bør dog angives under pumpevalg.

3.3 Kontinuerlig drift kræver langtidsstabilitet

Mekaniske tætningsstøttesystemer kan fungere kontinuerligt i længere perioder.

Cirkulationspumpen skal derfor evalueres for:

• Kontinuerlig driftshastighed

• Motortemperatur

• Slid på lejer og gear

• Flydende renhed

• Smøreforhold

• Opstarts- og nedlukningsfrekvens

• Faktisk driftstryk

• Forventet levetid

I stedet for kun at sammenligne pumper efter indkøbspris, bør ingeniører vurdere livscyklusomkostninger , herunder vedligeholdelse, nedetid, energiforbrug, udskiftningshyppighed og konsekvenserne af svigt i tætningsstøttesystemet.

3.4 Trykstabilitet har betydning

Formålet med et barriere-væskesystem er ikke blot at cirkulere væske.

Den skal opretholde det nødvendige trykforhold omkring den dobbelte mekaniske tætning.

For store flowudsving eller ustabilt tryk kan påvirke de termiske og smøreforhold omkring tætningsfladerne.

Af denne grund bør cirkulationspumpen vælges i henhold til det faktiske driftspunkt , herunder:

Påkrævet flow + differenstryk + systemmodstand

En pumpe, der giver et højt nominelt flow, men ikke kan opretholde det nødvendige tryk, er ikke nødvendigvis en egnet pumpe.

3.5 Luftindfangning og tørløbsforhold kræver opmærksomhed

Opstart, ændringer i reservoirniveauet, vedligeholdelse, forkert udluftning eller gasindtrængning kan indføre luft i en cirkulationssløjfe.

En pumpe kan derfor støde på forhold, der adskiller sig fra normal væskefyldt drift.

Dette betyder ikke, at enhver applikation kræver en pumpe, der er annonceret som 'tørløbsegnet'.

I stedet bør ingeniører bestemme:

• Kan luft komme ind i pumpens indløb?

• Er pumpen altid oversvømmet?

• Hvad sker der under opstart?

• Indeholder reservoiret medført gas?

• Hvor længe kunne pumpen fungere med utilstrækkelig væske?

• Er selvansugende nødvendig?

• Hvilken tørløbsevne er blevet valideret for den valgte model?

Tørløbsevnen er model- og konfigurationsafhængig og bør aldrig generaliseres på tværs af en hel pumpeserie.

4. Sammenligning af pumpetyper til spærrevæskecirkulation

Forskellige pumpeteknologier har forskellige egenskaber.

Til spærrevæskecirkulation med lille til medium flow kan en magnetisk tandhjulspumpe være en attraktiv mulighed, når systemet prioriterer kompakthed, kontrolleret positiv forskydningsflow og reduceret risiko for lækage af dynamiske akseltætninger.

Det bør ikke desto mindre vurderes i forhold til de komplette systemkrav i stedet for at vælges, blot fordi det er en tandhjulspumpe.

5. Hvorfor overveje en mikromagnetisk gearpumpe?

Suofus NP-serie kombinerer gearpumpning med positiv forskydning med magnetisk drev.

De vigtigste egenskaber, der er relevante for barriere-væskecirkulation inkluderer:

Magnetisk drev

Den magnetiske kobling overfører motormoment til pumpemekanismen uden en konventionel dynamisk akseltætning.

Dette kan hjælpe med at reducere en fælles lækagevej og isolere motoren fra den pumpede væske.

Positiv forskydningsflow

Gearmekanismen giver en defineret forskydning pr. omdrejning.

Dette gør det muligt at justere flowet gennem pumpehastigheden og gør pumpen velegnet til applikationer, der kræver kontrolleret lille- og mellemflowcirkulation.

Kompakt konstruktion

Mikropumpeformatet kan forenkle integration i:

• Mekanisk tætningsstøtteskinner

• Kompakt plan 54 enheder

• Smøresystemer

• Procesudstyr

• Blander- og omrørerstøttesystemer

• Tilpassede barriere-væske moduler

Fleksible motor- og kontrolmuligheder

Afhængigt af pumpekonfigurationen kan Suofu NP-seriens pumper parres med forskellige motorteknologier, herunder:

• Børsteløse DC-motorer

• Afskærmede motorer

• AC motorer

• Drev med variabel frekvens

• Servo motorer

• Eksplosionssikre motorkonfigurationer, hvor det er relevant

Motoren skal vælges sammen med det påkrævede flow, tryk, hastighedsområde og krav til farligt område.

6. Suofu NP-serien til spærrevæskecirkulation

Suofus NP-serie dækker et bredt flowområde, hvilket gør det muligt for ingeniører at vælge forskellige pumpestørrelser i henhold til den nødvendige cirkulationshastighed.

Disse er produktfamilieflowområder snarere end garanterede driftspunkter. Faktisk flow afhænger af hastighed, differenstryk, viskositet, temperatur, motorkonfiguration og andre anvendelsesforhold. Suofus nuværende produktinformation viser NP51 med op til 6 l/min, NP60 med op til 10,5 l/min, NP98 med op til 55 l/min og NP106 med op til 65 l/min.

7. Sådan vælger du en mekanisk tætningsbarrierevæskepumpe

En praktisk udvælgelsesproces kan reduceres til syv nøglechecks.

Kontrol 1: Bestem det påkrævede flow

Bestem først:

• Minimum flow

• Normalt flow

• Maksimalt flow

• Påkrævet cirkulationshastighed

• Kontinuerlig eller intermitterende drift

Vælg ikke pumpen fra reservoirvolumenet alene.

Den påkrævede cirkulationshastighed bør bestemmes ud fra tætningsproducentens krav, varmebelastning, temperaturkontrolkrav og systemdesign.

Kontrol 2: Bestem differenstryk

Beregn det tryk, som pumpen skal overvinde.

Overvej:

• Tætningsstøttesystemtryk

• Rørmodstand

• Varmeveksler trykfald

• Filtertrykfald

• Ventiler

• Beslag

• Højde

• Påkrævet trykmargin

Den valgte pumpe skal køre med det nødvendige flow og differenstryk samtidigt.

Kontrol 3: Bekræft barrierevæskekompatibilitet

Angiv det nøjagtige væskenavn og sammensætning, hvor det er muligt.

Check:

• Kemisk kompatibilitet

• Viskositet

• Tæthed

• Smøreevne

• Temperatur

• Forseglingskompatibilitet

• O-ring kompatibilitet

• Kompatibilitet med fugtet materiale

Statiske tætninger såsom O-ringe kan kræve forskellige elastomerer afhængigt af væsken og temperaturen.

Kontrol 4: Evaluer temperaturen

Angiv:

• Minimum væsketemperatur

• Normal væsketemperatur

• Maksimal væsketemperatur

• Omgivelsestemperatur

Temperaturændringer kan påvirke viskositet, tætningsmaterialer, pumpeafstande, motorbelastning og barriere-væsketryk.

Kontrol 5: Evaluer risikoen for luft og tørløb

Spørge:

Hvad sker der, hvis pumpens indløb midlertidigt indeholder luft?

Hvis svaret er 'pumpen skal fortsætte i drift', bliver tørløb og selvansugende evne vigtige valgparametre.

Disse egenskaber bør dog verificeres for den nøjagtige pumpekonfiguration , ikke antaget fra den generelle pumpefamilie.

Kontrol 6: Vælg motor og kontrolmetode

Til anvendelse med fast flow kan en motor med fast hastighed være tilstrækkelig.

For variable driftsforhold skal du overveje:

• BLDC hastighedskontrol

• 0–5 V analog styring

• PWM

• AC motor

• VFD

• Servo kontrol

Hvis udstyret er installeret i et eksplosionsfarligt område, skal motorens eksplosionssikre certificering og hele systemets krav til farlige områder verificeres separat.

Kontrol 7: Bekræft det komplette system

Før du færdiggør pumpen, skal du kontrollere:

Pumpe → Rør → Reservoir → Varmeveksler → Mekanisk tætning → Instrumentering

Cirkulationspumpen bør ikke vurderes som en isoleret komponent.

Hele barriere-væskekredsløbet skal opfylde de påkrævede krav til tryk, temperatur, flow, sikkerhed og overvågning.

8. Typiske anvendelser

Kemiske reaktorer og omrørere

Til reaktorer og omrørere, der håndterer farlige eller giftige væsker, kan en dobbelt mekanisk tætning bruges til at forbedre indeslutningen.

Et Plan 54-system kan bruge en ekstern cirkulationspumpe til at levere ren, tryksat barrierevæske til tætningen.

For lavhastigheds-omrørere, hvor tætningsintegreret cirkulation kan være begrænset, kan et eksternt konstrueret cirkulationssystem være særligt relevant.

API 682 Plan 54 bruges specifikt sammen med eksternt forsynet spærrevæske under tryk og kan anvendes til krævende udstyr inklusive blandere og omrørere.

Slibe- og fræseudstyr

Slibe- og fræseudstyr kan omfatte:

• Slibende procesmaterialer

• Høje rotationshastigheder

• Varmeudvikling

• Forurenede procesvæsker

Et korrekt designet barriere-væskesystem kan hjælpe med at opretholde det mekaniske tætningsmiljø.

Cirkulationspumpen bør vælges i henhold til de faktiske barriere-væske egenskaber og varmefjernelseskrav.

Kemiske procespumper

Kemiske procespumper kan håndtere farlige, ætsende, flygtige eller giftige væsker.

En dobbelt mekanisk tætning kombineret med et passende barriere-væske støttesystem kan give et yderligere indeslutningslag.

En kompakt magnetisk tandhjulspumpe kan overvejes, hvor den nødvendige barriere-væskestrøm og tryk falder inden for pumpens ydeevneområde.

Eftermontering af eksisterende udstyr

En barriere-væskecirkulationspumpe kan også vælges ved opgradering af et eksisterende tætningsstøttesystem.

Typiske eftermonteringsmål inkluderer:

• Udskiftning af en højvedligeholdelsespumpe

• Reducer risikoen for lækage af dynamisk akseltætning

• Forbedring af flowstabilitet

• Reduktion af udstyrs fodaftryk

• Understøtter variabelt flow

• Forbedring af integration med overvågnings- og kontrolsystemer

Inden den originale pumpe udskiftes, bør ingeniører sammenligne det faktiske driftspunkt i stedet for udelukkende at vælge en udskiftning i henhold til det nominelle flow.

9. Hvilken information skal du give til pumpeproducenten?

Når du anmoder om en pumpeanbefaling, kan levering af fuldstændige driftsdata fremskynde ingeniørudvælgelsen betydeligt.

Jo mere fuldstændige driftsdataene er, desto mere nøjagtigt kan pumpen tilpasses til det mekaniske tætningsstøttesystem.

10. Hvorfor Suofu til tilpassede barrierevæskepumpeløsninger?

En barriere-væske cirkulationspumpe er ofte integreret i en større udstyrspakke frem for at blive brugt som et selvstændigt produkt.

Suofu kan tilpasse pumpekonfigurationer i henhold til applikationskrav såsom:

• Flowhastighed

• Differenstryk

• Motorkraft

• Spænding

• Hastighed

• Hastighedskontrolmetode

• Port konfiguration

• Pumpe materialer

• Installationskrav

NP-serien dækker også en bred vifte af flowkapaciteter, fra præcisionscirkulation med lille flow til industriel væskehåndtering med højere flow.

For OEM'er og tætningssystemintegratorer kan udvælgelsesprocessen følge:

Applikationsanalyse → Pumpevalg → Prøvetestning → Systemvalidering → Masseproduktion

Denne tilgang hjælper med at sikre, at pumpen vælges i henhold til det faktiske driftspunkt i stedet for udelukkende baseret på nominelle specifikationer.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er en spærrevæskecirkulationspumpe?

En spærrevæskecirkulationspumpe cirkulerer ren spærrevæske gennem rummet mellem tætningerne i et dobbelt tryksat mekanisk tætningssystem. Det kan være en del af et eksternt sælstøttesystem, såsom API Plan 54.

Hvad er forskellen mellem Plan 53C og Plan 54?

Plan 53C bruger en stempelakkumulator til at sætte barrierevæsken under tryk og spore ændringer i tætningskammertrykket, med cirkulation typisk induceret af en pumpering. Plan 54 anvender et eksternt tryksat barriere-væskesystem, som kan omfatte en ekstern cirkulationspumpe.

Kræver Plan 53C en ekstern cirkulationspumpe?

Ikke nødvendigvis. Plan 53C er grundlæggende et stempel-akkumulator trykstøttearrangement, og cirkulation induceres typisk af den mekaniske tætnings pumpering. En ekstern pumpe kan være inkluderet i et bestemt konstrueret system, men det er ikke iboende i Plan 53C-definitionen.

Er en magnetisk tandhjulspumpe egnet til Plan 54?

Den kan være velegnet til udvalgte Plan 54-systemer, når dens flow, differenstryk, temperatur, viskositet, materialekompatibilitet og motorkonfiguration opfylder systemkravene.

Hvorfor bruge en magnetisk drevet pumpe til barrierevæske?

En magnetisk drevet pumpe overfører drejningsmoment uden en konventionel dynamisk akseltætning gennem pumpehuset. Dette kan reducere lækagerisikoen forbundet med en roterende akseltætning og kan være nyttig, når væskeindeslutning er vigtig.

Kan en tandhjulspumpe håndtere højviskositetsbarrierevæsker?

Tandhjulspumper med positiv fortrængning er generelt velegnede til mange applikationer med viskøs væske. Øget viskositet øger imidlertid også motorens drejningsmomentkrav og påvirker start- og driftsbetingelser. Pumpen bør derfor vælges ud fra det aktuelle viskositetsområde.

Kan en spærrevæskepumpe køre tør?

Tørløbsevnen er model- og konfigurationsafhængig. Nogle pumpekonfigurationer kan tolerere begrænsede tørløbsforhold, mens andre kræver kontinuerlig væskesmøring. De nøjagtige driftsgrænser skal bekræftes for den valgte pumpe.

Hvordan vælger jeg den rigtige cirkulationspumpe til mekanisk tætning?

Start med syv parametre:

Flow → Differenstryk → Væske → Viskositet → Temperatur → Indløbstilstand → Motor/kontrol

Bekræft derefter den komplette pumpeydelseskurve og kompatibilitet med det mekaniske tætningsstøttesystem.

Konklusion

Pålideligheden af ​​et dobbelt mekanisk tætningssystem afhænger ikke kun af selve den mekaniske tætning, men også af designet og driftsstabiliteten af ​​dets barriere-væskestøttesystem.

For API 53C bør ingeniører forstå rollen af ​​stempelakkumulatoren og tætningsintegrerede cirkulationsmekanisme. For API Plan 54 bliver det eksterne cirkulationssystem – inklusive pumpen – en kritisk del af opretholdelsen af ​​den nødvendige barriere-væskestrøm, tryk, temperatur og renhed.

EN mikromagnetisk tandhjulspumpe kan overvejes til udvalgte små- og mellemstrøms barrierevæskeapplikationer, hvor kompakt konstruktion, positiv forskydningsstrøm, reduceret risiko for lækage af dynamiske akseltætninger og fleksibel motorstyring er værdifulde.

Den korrekte pumpe skal i sidste ende vælges blandt de komplette driftsbetingelser:

Barrierevæske + flow + differenstryk + temperatur + viskositet + indløbstilstand + kontinuerlige driftskrav

For en skræddersyet barriere-væskecirkulationsløsning skal du give Suofu dit nødvendige flow, tryk, væske, temperatur, viskositet og motor-/kontrolkrav. Ingeniørteamet kan derefter evaluere den passende NP-seriens konfiguration og ydeevnekurve til din applikation.

Bemærk: Denne artikel giver generelle tekniske oplysninger og erstatter ikke tætningsproducentens applikationskrav, API 682-projektspecifikationer eller stedspecifikke sikkerhedsprocedurer. Det endelige valg af pumpe og tætningsstøttesystem skal valideres i forhold til de faktiske driftsbetingelser og gældende standarder.