Mechanische Dichtungsunterstützungssysteme für überlegene Zuverlässigkeit optimieren

API 682 und Sie: Bessere mechanische Dichtungsunterstützungssysteme bauen

Sean Hunsicker, Marktmanager, Chemische & Raffinerie-Märkte

Mechanische Dichtungen wurden in den 1980er Jahren zur dominierenden Dichtungstechnologie in Raffinerien und Chemieanlagen, was das American Petroleum Institute (API) veranlasste, einen Ausschuss zu gründen, dessen einziger Fokus die Erstellung von Standards für diese Komponenten war. Die erste Ausgabe, API 682 Wellenabdichtungssysteme für Kreisel- und Rotationspumpen, wurde 1994 mit dieser Missionserklärung veröffentlicht: „Dieser Standard ist darauf ausgelegt, standardmäßig auf die am häufigsten gelieferten Gerätetypen zurückzugreifen, die eine hohe Wahrscheinlichkeit haben, das Ziel von mindestens drei Jahren ununterbrochenem Betrieb bei Einhaltung der Emissionsvorschriften zu erreichen.“¹ Besonders hervorzuheben ist, dass der Standard Empfehlungen enthält, die standardmäßig auf Technologie zurückgreifen, die sich als sicher und zuverlässig erwiesen hat. Derzeit in der vierten Ausgabe, bietet API 682 weiterhin Leitlinien basierend auf Prozessdienst für sowohl mechanische Dichtungen als auch deren Unterstützungssysteme.

Während sich ein großer Teil des Standards auf mechanische Dichtungen konzentriert, widmet sich ein signifikanter Teil den Dichtungsunterstützungssystemen, da diese eine kritische Komponente für das ordnungsgemäße Funktionieren der Dichtungs- und Pumpensysteme sind. Als Hersteller von Dichtungsunterstützungssystemen haben Swagelok Company und unsere Verkaufs- und Servicezentren die Best Practices der API 682 4. Ausgabe implementiert. In diesem Blogbeitrag erklären wir einige dieser Best Practices und wie die Implementierung von Empfehlungen aus dem Standard in der Konstruktion und Auslegung Ihrer Dichtungsunterstützungssysteme Ihnen helfen kann, Ihre Ziele der Erhöhung von Zuverlässigkeit und Sicherheit bei gleichzeitiger Kostensenkung zu erreichen.

Was sind die Hauptfunktionen eines mechanischen Dichtungsunterstützungssystems?

Bevor wir Best Practices diskutieren, schauen wir uns die Funktionen von Dichtungsunterstützungssystemen an. Diese Systeme sind für eine spezifische mechanische Dichtung und einen Satz Prozessbedingungen ausgelegt. Typischerweise liefern sie entweder ein Gas oder eine Flüssigkeit an die mechanische Dichtung, um die Umgebung zu regulieren, in der die Dichtung arbeitet, und rotierende Geräte vor Schäden zu schützen.

Diese Systeme haben vier Hauptfunktionen:

• Schmierung der Dichtungsflächen bereitstellen
• Druck und Temperatur in der Dichtungskammer und der Dichtung kontrollieren
• Die Dichtung von Verunreinigungen und/oder Rückstandsablagerungen spülen
• Verhindern, dass Prozessfluid in die Atmosphäre austritt

Erfahren Sie mehr über mechanische Dichtungsunterstützungssysteme im Video unten.

 

Potenzielle Leckstellen reduzieren

In der gesamten API 682 4. Ausgabe gibt es Verweise auf die Reduzierung der Anzahl der Verbindungen in Dichtungsunterstützungssystemen. Ob geschweißtes Rohr oder Rohrleitung für das System gewählt wird, Gewindesysteme werden nicht empfohlen. Jede Verbindung kann als potenzielle Leckstelle und mögliches Zuverlässigkeitsrisiko in Kohlenwasserstoff-Pumpenanwendungen betrachtet werden. Leckagen an Dichtungsunterstützungssystemen in Pumpenumgebung können Anlagenschäden, erhöhte Ausfallzeiten, Umweltprobleme und Sicherheitsrisiken verursachen.

In der Vergangenheit wurden viele Dichtungsunterstützungssysteme aus Rohr gefertigt, da Rohrleitungen historisch bevorzugt wurden. In jüngerer Zeit haben Dichtungshersteller, Endanwender und Pumpen-OEMs Rohrleitungen als Verbindungslösung in Dichtungsunterstützungssystemen implementiert, aufgrund ihrer langen Geschichte erfolgreicher Verwendung in kritischen Anwendungen in der Industrie. Wie der Rotationsgeräte-Experte Heinz Bloch in einem kürzlichen Hydrocarbon Processing-Artikel anmerkte: „[Die] American Petroleum Institute Standard 682 (API 682) begann, die Verwendung von Rohrleitungen für einige Dichtungsrohrpläne zu befürworten. Bedauerlicherweise entscheiden sich traditionsbewusste Einkäufer immer noch für Hartrohr; wir bitten sie, dies zu überdenken. API 682 (4. Ausgabe) spezifiziert Dichtungsunterstützungssystemverbindungen fast austauschbar.“²

Rohrleitungen können genutzt werden, um die Anzahl der Verbindungen durch Biegen von Leitungen und適切な Verwendung von Adapterverschraubungen zu reduzieren. Oft sind die einzigen benötigten Verbindungen jene an der Dichtung und dem Dichtungssystem. Da Rohrleitungen geglüht sind, verfestigt das Biegen das Metall an der Biegung und erhöht die Festigkeit des Rohrs an dieser Stelle. Innovative Verbindungstechnologien wie Flanschadapter und verlängerte männliche Verbinder reduzieren die Anzahl der Verbindungen von Gewindeanschlüssen an der Dichtung und den Dichtungstöpfen weiter, indem sie die Notwendigkeit mehrerer Verschraubungen eliminieren. Die Verwendung von Rohrleitungen bietet weitere finanzielle Vorteile, wenn wir die MRO-Kosten der Pumpe, Dichtung und des Unterstützungssystems betrachten. Bei Wartungsarbeiten, bei denen „Rohrleitungen“ um Pumpen herum überarbeitet werden, eliminiert die Verwendung von Rohrleitungen die Notwendigkeit kostspieliger Vor-Ort-Schweißarbeiten und kann schnell installiert werden, um Ausfallzeiten zu reduzieren.

Bedienung und Wartung vereinfachen

Dichtungsunterstützungssysteme sind kritisch für den ordnungsgemäßen Betrieb der Dichtung und der Pumpe und erfordern daher regelmäßige Sichtprüfungen. Die Arbeit der Sichtprüfung einfach zu gestalten, fördert Systemzuverlässigkeit und -sicherheit. Beim Design von Dichtungsunterstützungssystemen gibt es mehrere Best-Practice-Designprinzipien, die berücksichtigt werden sollten, sobald der Rohrleitungsplan und die allgemeine Anordnung ausgewählt wurden.

1. Die Systemfunktion sollte offensichtlich und das Design intuitiv sein.

Mechanische Dichtungen werden oft beim Anfahren und Abstellen von Pumpen beschädigt, manchmal als Folge unsachgemäßer Dichtungsunterstützungssystembedienung. Wenn das Design des Dichtungsunterstützungssystems den ordnungsgemäßen Betrieb erleichtert, können häufige Fehler beim Inbetriebnehmen von Pumpen vermieden werden.

In der API 682 4. Ausgabe wird ein Plan 32 als mehrere Instrumente und Komponenten dargestellt, die entweder auf Rohrleitungen oder Rohrleitungen installiert sind. Obwohl funktional korrekt, gibt dieses Design dem Bediener wenig Information über den Betrieb des Systems, welche Informationen wichtig sind und warum sie wichtig sind. Wenn das System unten neben der Dichtung an einer Pumpe angeordnet ist, muss der Bediener nun zurück zur Pumpe gehen und sich bücken, um Instrumenteninformationen abzulesen. Selbst kleine Hindernisse für Bediener erhöhen das Risiko, dass Warnsignale übersehen werden, und verringern die Zuverlässigkeit. Eine intuitive Lösung ist die Anordnung dieser Komponenten auf einem Panel.

Die Platzierung eines Rohrleitungsplans wie Plan 32 auf einem Panel berücksichtigt zwei wichtige Designprinzipien: ordnungsgemäße Identifikation und Bedienung. Dies bietet folgende Vorteile:

• Erstens sieht der Plan 32 nun wie ein eigenständiges System aus. Anstatt nur Komponenten auf einem Rohr- oder Schlauchverlauf zu haben, sind sie auf einem Panel angeordnet, wo der Strömungspfad identifiziert werden kann und alle Instrumente auf Augenhöhe verfügbar sind.
• Zusätzlich unterstützt API 682 diese Designüberlegungen. Es heißt: „Alle Steuerungen und Instrumente sollen so angeordnet und positioniert sein, dass sie für Bediener gut sichtbar sowie für Tests, Einstellungen und Wartung zugänglich sind“ (9.1.5)³.
• Drittens können Panels Teilenummerninformationen, Strömungspfadanzeigen und Bedieneranweisungen enthalten. Diese Verbesserungen tragen dazu bei, sicheres und zuverlässiges Anfahren und Abstellen von Pumpen und Dichtungsunterstützungssystemen zu gewährleisten.

2. Das System sollte für einfache Wartung ausgelegt sein.

Während der korrekte Betrieb des Dichtungsunterstützungssystems hohe Priorität hat, sollte auch der Gestaltung von Systemen, die einfach zu warten sind, Beachtung geschenkt werden. Dichtungsunterstützungssysteme enthalten häufig gewartete Elemente wie Durchflussmesser, Siebe und andere Sichtgeräte. Präventive Wartung (PM) an diesen Systemen sollte für Bediener einfach und sicher sein. Wenn Siebe nicht bequem positioniert und für den Abblasvorgang verfügbar sind, ist es unwahrscheinlich, dass die ordnungsgemäße PM in den empfohlenen Intervallen durchgeführt wird.

API 682 4. Ausgabe empfiehlt auch Block-and-Bleed-Konfigurationen für alle Messgeräte. Wenn Systeme nicht mit dieser Funktion ausgelegt sind, ist es wahrscheinlich, dass Bediener bei Ausfall von Messgeräten bis zur nächsten Instandhaltungsphase oder zum nächsten Projekt, bei dem die Pumpe und das Unterstützungssystem stillgelegt und das Messgerät ersetzt werden kann, ohne kritische Informationen bleiben.

Schließlich gibt es eine Vielzahl von Rohrleitungsverbindungen und Designoptionen, die es ermöglichen, jedes wartbare Element an einem Dichtungsunterstützungssystem einfach zu entfernen und zu ersetzen, während das System weiterläuft. Für Dichtungstöpfe schreibt die 4. Ausgabe vor: „Lokaler Betrieb, Entlüftung, Befüllen und Entleeren sollen vom Boden aus erfolgen. Sofern nicht anders spezifiziert, sind Systeme, die die Verwendung einer Leiter oder eines Tritts erfordern oder das Klettern auf der Grundplatte oder den Rohrleitungen erforderlich machen, nicht akzeptabel“ (8.1.8).⁴ Viele Anlagen haben ältere Dichtungstöpfe mit nur einem Rohrverschluss oben. Dass Bediener eine Leiter besteigen, um den Topf nachzufüllen, kann sie Prozessdämpfen aussetzen und ist eine generell unsichere Praxis. Die Auslegung von Plan 52 oder Plan 53 mit Befüllsystemen wie dem unten gezeigten ist eine einfache Designüberlegung und Best Practice, die sichere Wartung fördert.

Bessere Dichtungsunterstützungssysteme bauen

Die Implementierung dieser grundlegenden Best-Practice-Designprinzipien für mechanische Dichtungsunterstützungssysteme erhöht die Zuverlässigkeit und senkt die Kosten. Zusammenfassend, wie Sie bessere Ergebnisse mit Ihren Systemen erzielen können:

• Erwägen Sie die Verwendung von Rohrleitungen statt geschweißtem Rohr, um Installations- und Wartungskosten zu senken. Dies fördert auch die Zuverlässigkeit durch Reduzierung potenzieller Leckstellen.
• Das Abstellen von Pumpen, um kleinere Instrumentenprobleme zu beheben oder Dichtungstöpfe zu befüllen, sollte nicht akzeptabel sein. Die Platzierung dieser Systeme auf Panels mit ordnungsgemäßer Beschriftung und Design für einfache Wartung verringert die Chance für Bedienerfehler, die Dichtungen beschädigen können.

Dichtungsausfälle und die damit verbundenen Kosten für Dichtungsersatz sollten für Rotationsgerätegruppen in allen Anlagen von großer Sorge sein. Die Einhaltung der Best Practices und Designprinzipien der API 682 4. Ausgabe hilft, diese Kosten zu vermeiden und schafft einen sichereren und zuverlässigeren Betrieb.

 

Swagelok bietet Design und Montage von Dichtungsunterstützungssystemen über unser Netzwerk von mehr als 200 autorisierten Verkaufs- und Servicezentren an. Wir bieten konfigurierbare, lokale und zuverlässige Systeme, die durch Design besser sind, um Ihnen zu helfen, Kosten zu senken, Zeit zu sparen und die Sicherheit Ihrer rotierenden Geräte zu verbessern. Für zusätzliche Beratung zur Auslegung und Installation Ihrer mechanischen Dichtungsunterstützungssysteme oder um die richtigen API-Dichtungsplankits oder -montagen für Ihre Anwendungen zu finden, wenden Sie sich an Ihr lokales Swagelok-Team.

¹ API Standard 682, Erste Ausgabe, 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, März 2018.

³ API Standard 682, Vierte Ausgabe, 2014 „Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps“, American Petroleum Institute, Washington, D.C.

⁴ API Standard 682, Vierte Ausgabe, 2014 „Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps“, American Petroleum Institute, Washington, D.C.