Mechanische Zelseal-ondersteuningssystemen Optimaliseren voor Superieure Betrouwbaarheid

API 682 en U: Betere Mechanische Zelseal-ondersteuningssystemen Bouwen

Sean Hunsicker, Marktondernemer, Chemische & Raffinaderijmarkt

Mechanische zelseals werden in de jaren 80 de dominante afdichtingstechnologie in raffinaderijen en chemische fabrieken, wat de American Petroleum Institute (API) deed een commissie oprichten wiens enige focus was om standaarden voor deze componenten te schrijven. De eerste editie, API 682 Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps, werd in 1994 gepubliceerd met deze missieverklaring: "Deze standaard is ontworpen om standaard te kiezen voor de apparatuurtypen die het meest algemeen worden geleverd en die een hoge kans hebben om het doel van ten minste drie jaar ononderbroken dienst te voldoen terwijl ze voldoen aan emissiereguleringen."¹ Opvallend is dat de standaard aanbevelingen bevat die, tenzij anders gespecificeerd, standaard kiezen voor technologie die zich als veilig en betrouwbaar heeft beweten. Momenteel in de vierde editie, biedt API 682 nog steeds richtlijnen op basis van procesdienst voor zowel mechanische zelseals als hun ondersteuningssystemen.

Hoewel een groot deel van de standaard gericht is op mechanische zelseals, is een significant deel gewijd aan zelseal-ondersteuningssystemen, omdat ze een kritiek component zijn voor het juiste functioneren van het zelseal- en pompsysteem. Als fabrikant van zelseal-ondersteuningssystemen hebben Swagelok Company en onze verkoop- en servicecentra de best practices van API 682 4e Editie geïmplementeerd. In deze blogpost zullen we uitleggen wat enkele van die best practices zijn, en hoe het implementeren van aanbevelingen uit de standaard in de constructie en het ontwerp van uw zelseal-ondersteuningssystemen u kan helpen uw doelen te bereiken van het verhogen van betrouwbaarheid en veiligheid tijdens het verlagen van kosten.

Wat Zijn de Hoofdfuncties van een Mechanisch Zelseal-ondersteuningssysteem?

Voordat we best practices bespreken, laten we kijken naar de functies van zelseal-ondersteuningssystemen. Deze systemen zijn ontworpen voor een specifiek mechanisch zelseal en een set procescondities. Doorgaans leveren ze een gas of een vloeistof aan het mechanische zelseal om de omgeving te reguleren waarin het zelseal werkt, wat draaiende apparatuur beschermt tegen schade.

Deze systemen hebben vier hoofdfuncties:

• Smering leveren aan zelsealvlakken
• Druk en temperatuur in de zelsealkamer en het zelseal controleren
• Het zelseal spoelen van verontreiniging en/of residu-opbouw
• Voorkomen dat systeemprocesvloeistof in de atmosfeer lekt

Leer meer over mechanische zelseal-ondersteuningssystemen in de onderstaande video.

Potentiële Lekkagepunten Verminderen

Doorheen API 682 4e Editie zijn er referenties naar het verminderen van het aantal verbindingen in zelseal-ondersteuningssystemen. Of gelaste pijp of buis wordt geselecteerd voor het systeem, afgeschroefde systemen worden afgeraden. Elke verbinding kan worden gezien als een potentieel lekkagepunt en mogelijke betrouwbaarheidsrisico in koolwaterstof-pompapplicaties. Lekkages op zelseal-ondersteuningssystemen nabij pompen kunnen assetschade, verhoogde downtime, milieuproblemen en veiligheidsrisico's veroorzaken.

In het verleden werden veel zelseal-ondersteuningssystemen gemaakt van pijp vanwege de historische voorkeur voor piping. Recenter hebben zelsealfabrikanten, eindgebruikers en pomp-OEMs buis geïmplementeerd als een verbindingsoplossing in zelseal-ondersteuningssystemen vanwege de lange geschiedenis van succesvol gebruik in kritieke toepassingen doorheen de industriële wereld. Zoals draaiende apparatuur expert Heinz Bloch opmerkte in een recent Hydrocarbon Processing artikel: "[de] American Petroleum Institute Standard 682 (API 682) begon het gebruik van buis voor sommige zelseal-piping-plannen te onderschrijven. Spijtig genoeg kiezen traditiegebonden inkopers nog steeds voor harde pijp; we vragen hen te heroverwegen. API 682 (4e Editie) specificeert zelseal-ondersteuningssysteemverbindingen nu bijna uitwisselbaar."²

Buis kan worden gebruikt om het aantal verbindingen te verminderen door lijnen te buigen en adapterkoppelingen op de juiste manier te gebruiken. Vaak zijn de enige benodigde verbindingen die bij het zelseal en het zelsealsysteem. Aangezien buis geanneald is, verhardt het buigen van de buis het metaal, wat de sterkte van de buis bij de buiging verhoogt. Innovatieve verbindingstechnologieën zoals flensadapters en uitgebreide mannelijke connectors verminderen het aantal verbindingen van afgeschroefde poorten op het zelseal en zelsealpotten nog verder door de noodzaak voor meerdere koppelingen te elimineren. Het gebruik van buis biedt verder financieel voordeel als we de MRO-kosten van de pomp, het zelseal en het ondersteuningssysteem bekijken. Tijdens onderhoudsoperaties waar "piping" om pompen heen wordt herwerkt, elimineert het gebruik van buis de noodzaak voor kostbare on-site letsel en kan het snel geïnstalleerd worden om downtime te verminderen.

Bedrijfsvoering en Onderhoud Vereenvoudigen

Zelseal-ondersteuningssystemen zijn cruciaal voor de juiste werking van het zelseal en de pomp, en als zodanig vereisen ze regelmatige visuele inspectie. Het maken van de taak van visuele inspectie eenvoudig bevordert systeembetrouwbaarheid en veiligheid. Bij het ontwerpen van zelseal-ondersteuningssystemen zijn er verschillende best-practice ontwerpprincipes te overwegen zodra het piping-plan en de algemene indeling zijn geselecteerd.

1. De systeemfunctie moet duidelijk zijn en het ontwerp intuïtief.

Mechanische zelseals worden vaak beschadigd wanneer pompen worden gestart en gestopt, soms als gevolg van onjuiste zelseal-ondersteuningssysteem-bedrijfsvoering. Als het ontwerp van het zelseal-ondersteuningssysteem de juiste bedrijfsvoering vergemakkelijkt, kunnen veelvoorkomende fouten bij het in bedrijf nemen van pompen worden vermeden.

In API 682 4e Editie wordt een Plan 32 getoond als meerdere instrumenten en componenten geïnstalleerd op piping of buis. Hoewel functioneel correct, biedt dit ontwerp de operator weinig informatie over de werking van het systeem, welke informatie belangrijk is, en waarom het belangrijk is. Als het systeem naast het zelseal op een pomp ligt, moet de operator nu teruglopen naar de pomp en neerbuigen om instrumentinformatie te lezen. Het creëren van zelfs kleine obstakels voor operators verhoogt het risico dat probleemsignalen gemist worden en vermindert de betrouwbaarheid. Een intuïtieve oplossing is om deze componenten op een paneel te rangschikken.

Het plaatsen van een piping-plan zoals een Plan 32 op een paneel past twee belangrijke ontwerpprincipes toe: correcte identificatie en bedrijfsvoering. Dit biedt de volgende voordelen:

• Ten eerste, de Plan 32 ziet er nu uit als een distinct systeem. In plaats van alleen componenten op een pijp- of buisrun te hebben, worden ze uitgelegd op een paneel waar het stroompad geïdentificeerd kan worden, en alle instrumenten beschikbaar zijn op ooghoogte.
• Daarnaast ondersteunt API 682 deze ontwerpoverwegingen. Het stelt: "Alle bedieningen en instrumenten moeten zo geplaatst en gerangschikt zijn dat ze door operators gemakkelijk zichtbaar zijn, alsmede toegankelijk voor tests, aanpassingen en onderhoud" (9.1.5)³.
• Ten slotte kunnen panelen onderdeelnummers, stroompadindicatie en operatorinstructies bevatten. Deze verbeteringen helpen veilige en betrouwbare opstart en afsluiting van pompen en zelseal-ondersteuningssystemen te garanderen.

2. Het systeem moet ontworpen zijn voor gemakkelijk onderhoud.

Terwijl correcte bedrijfsvoering van het zelseal-ondersteuningssysteem een hoge prioriteit is, moet ook rekening worden gehouden met het ontwerpen van systemen die gemakkelijk te onderhouden zijn. Zelseal-ondersteuningssystemen bevatten veelvoorkomend geservicede items zoals stroommeters, zilten en andere visuele instrumenten. Preventief onderhoud (PM) op deze systemen moet eenvoudig en veilig zijn voor operators. Als zilten niet gemakkelijk positioneerd en beschikbaar zijn voor blowdown, is het onwaarschijnlijk dat correct PM wordt uitgevoerd op aanbevolen intervallen.

API 682 4e Editie raadt ook blok-blootstelling-configuraties aan voor alle manometers. Als systemen niet met deze functie zijn ontworpen, is het waarschijnlijk dat operators bij falende manometers zonder kritieke informatie zitten tot de volgende turnaround of project wanneer de pomp en het ondersteuningssysteem gedecommissioneerd kunnen worden en de manometer vervangen kan worden.

Ten slotte zijn er een grote verscheidenheid aan buisverbindingen en ontwerpopties die het mogelijk maken dat elk serviceerbaar component op een zelseal-ondersteuningssysteem gemakkelijk verwijderd en vervangen kan worden terwijl het systeem blijft draaien. Voor zelsealpotten stipt de 4e Editie: "Lokale bediening, ontluchting, vullen en afvoeren moeten vanaf grondniveau worden bereikt. Tenzij anders gespecificeerd, zijn systemen die het gebruik van een ladder of trap vereisen of die klimmen op de basisplaat of piping vereisen, niet acceptabel" (8.1.8).⁴ Veel planten hebben oudere zelsealpotten met alleen een pijpprop aan de top. Het laten klimmen van een ladder om de pot op te vullen blootstelt operators aan procesdampen en is een algemeen onveilige praktijk. Het ontwerpen van Plan 52s of Plan 53s met vulsystemen zoals hieronder getoond is een eenvoudige ontwerpoverweging en best practice die veilig onderhoud bevordert.

Betere Zelseal-ondersteuningssystemen Bouwen

Het implementeren van deze basale best-practice ontwerpprincipes voor mechanische zelseal-ondersteuningssystemen verhoogt betrouwbaarheid en verlaagt kosten. Samenvattend hoe u betere resultaten met uw systemen kunt realiseren:

• Overweeg buis in plaats van gelaste pijp te gebruiken om installatie- en onderhoudskosten te verlagen. Dit bevordert ook betrouwbaarheid door de reductie van potentiële lekkagepunten.
• Pompen offline halen om kleine instrumentatieproblemen op te lossen of zelsealpotten te vullen, moet niet acceptabel zijn. Het plaatsen van deze systemen op panelen, met correcte labeling en ontwerpen voor gemakkelijk onderhoud, vermindert de kans op operatorfouten die zelseals kunnen beschadigen.

Zelsealfouten en de geassocieerde kosten van zelsealvervanging zouden een groot zorgpunt moeten zijn voor draaiende apparatuur groepen op alle planten. Het garanderen dat de best practices en ontwerpprincipes van API 682 4e Editie worden gevolgd, helpt deze kosten te voorkomen en creëert een veiliger en betrouwbaardere operatie.

Swagelok biedt ontwerp en assemblage van zelseal-ondersteuningssystemen door ons netwerk van meer dan 200 geautoriseerde verkoop- en servicecentra. We bieden configureerbare, lokale en betrouwbare systemen die beter zijn door ontwerp om u te helpen kosten te verlagen, tijd te besparen en de veiligheid van uw draaiende apparatuur te verbeteren. Voor aanvullend advies over het ontwerpen en installeren van uw mechanische zelseal-ondersteuningssystemen, of om de juiste API zelseal-plan kits of assemblages voor uw toepassingen te vinden, neem contact op met uw lokale Swagelok-team.

¹ API Standard 682, Eerste Editie, 1994 "Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps," American Petroleum Institute, Washington, D.C.

² Bloch, Heinz P., Consider Stainless Steel Tubing for Mechanical Seal Connections, Hydrocarbon Processing, maart, 2018.

³ API Standard 682, Vierde Editie, 2014 "Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps," American Petroleum Institute, Washington, D.C.

⁴ API Standard 682, Vierde Editie, 2014 "Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps," American Petroleum Institute, Washington, D.C.