مزدوج ختم آلي يستخدم نظام التبريد مانعَي تسرب، بينهما سائل حاجز، لمنع التسرب في البيئات عالية الضغط أو الخطرة. ينظم نظام التبريد درجة حرارة السائل الحاجز باستخدام مبادل حراري أو مضخة أو سيفون حراري لحماية سلامة المانع والحفاظ على موثوقية النظام.
أنواع أنظمة التبريد ذات الختم الميكانيكي المزدوج
أنظمة الحلقة المفتوحة
توفر أنظمة الحلقة المفتوحة سائل الحاجز المضغوط بشكل مستمر حجرة الختمبعد أن يدور السائل عبر الختم، فإنه يتمدد ويتم تجميعه في خزان غير مضغوط أو يتم تفريغه من النظام بالكامل.
يتطلب هذا التصميم إمدادًا مستمرًا بالسوائل الطازجة. يُعاد تدوير السائل المُستخدَم إلى العملية أو يُتخلَّص منه.
أنظمة الحلقة المغلقة
تعمل أنظمة الحلقة المغلقة على إعادة تدوير حجم ثابت من حاجز أو سائل عازل ضمن دائرة مخصصة. تتضمن هذه الدائرة حجرة الختم، وأنابيب التوصيل، والمبادل الحراري، والخزان.
يحافظ النظام على ضغط السوائل من خلال مصادر غاز خارجية تعمل على الخزانات أو من خلال مُراكمات. يُعد هذا التصميم أكثر توفيرًا للسوائل الحاجزة باهظة الثمن، إذ يُقلل من استهلاك السوائل.
طرق التوزيع
تأثير السيفون الحراري
يوفر تأثير السيفون الحراري دورانًا سلبيًا دون مضخات خارجية. تحدث عملية الحمل الحراري الطبيعية هذه عندما يقترب السائل الحاجز من السائل الساخن. مكونات الختم يسخن ويصبح أقل كثافة ويرتفع عبر الأنابيب ليصل إلى مبادل حراري أو خزان يقع فوق الختم.
في المنطقة الأبرد، يُطلق السائل حرارةً، وتزداد كثافته، ثم يتدفق عائدًا إلى حجرة الختم. وهذا يُنشئ حلقة دوران مستمرة تُدار بالكامل باختلاف درجات الحرارة.
الدوران القسري
- حلقات الضخ (أجهزة التدوير الداخلية)حلقات الضخ هي مكونات مدمجة في خرطوشة الختم الميكانيكي، تدور مع عمود المضخة. تُنشئ هذه المضخات المصغرة تدفقًا للسائل الحاجز عبر حجرة الختم وأي حلقات خارجية متصلة بها.
- مضخات خارجية:تسحب المضخات الخارجية سائل الحاجز من الخزانات، وتدوّره عبر مبادلات حرارية ومرشحات قبل إيصاله إلى الأختام. توفر هذه المضخات معدلات تدفق ثابتة بغض النظر عن اختلاف درجات الحرارة.
خطط أنابيب API لتبريد الختم الميكانيكي المزدوج
أنظمة السوائل العازلة (غير مضغوطة - أختام من نوع API Arrangement 2)
تعمل أنظمة السوائل العازلة مع أختام API Arrangement 2 المزدوجة. تحتوي المساحة بين الأختام الداخلية والخارجية على سائل عازل يُحفظ عند ضغط أقل من ضغط العملية.
يقوم السائل العازل بتزييت المحرك الخارجي وجوه الفقمةيزيل الحرارة من كلا الختمين، ويمنع أي تسرب من الختم الداخلي. يمنع هذا الترتيب وصول سائل العملية إلى الغلاف الجوي.
- خطة API 52:يستخدم خزانًا خارجيًا لحفظ وتبريد سائل التخزين غير المضغوط.
أنظمة السوائل الحاجزة (مضغوطة - أختام من نوع API Arrangement 3)
تُستخدم أنظمة السوائل الحاجزة مع أختام API Arrangement 3 المزدوجة. يتجاوز ضغط السائل الحاجز في تجويف الأختام ضغط العملية، مما يُحدث فرق ضغط إيجابي.
يضمن فرق الضغط هذا دخول سائل حاجز نظيف إلى العملية عند أي تسرب داخلي. أما أي تسرب خارجي، فلا يُطلق سوى كميات ضئيلة من سائل الحاجز النظيف إلى الغلاف الجوي.
- خطة API 53A:سائل حاجز مضغوط من الخزان.
- خطة API 53B:سائل حاجز مضغوط عبر مجمع المثانة.
- خطة API 53C:سائل حاجز مضغوط عبر مجمع المكبس.
- خطة API 54:نظام السائل الحاجز المضغوط الخارجي.
- خطة API 55:نظام سائل عازل خارجي غير مضغوط.
خطط العمليات الجانبية ذات الصلة
- خطة API 21:يرسل سائل العملية المبرد من مخرج المضخة إلى الختم.
- خطة API 23: يستخدم أ حلقة الضخ في حلقة مغلقة لتحريك السائل المبرد.
- خطة API 32:يوفر سائلًا خارجيًا نظيفًا لتنظيف الختم.
مخططات جانبية جوية (إخماد)
- خطة API 62:يقوم بإرسال تيار صغير من السائل أو الغاز إلى الحافة الخارجية للختم لمنع التلوث أو التجمد.
مكونات أنظمة التبريد ذات الختم الميكانيكي المزدوج
- المبادلات الحرارية (مبردات الختم):تزيل المبادلات الحرارية الطاقة الحرارية من السوائل الحاجزة أو العازلة. تستخدم هذه الوحدات عادةً الماء أو الهواء أو وسائط تبريد أخرى للحفاظ على درجات حرارة السوائل ضمن النطاقات المقبولة لتشغيل السدادات.
- الخزانات:تخزّن الخزانات السوائل الحاجزة أو العازلة، وتوفر حجم تمدد للنمو الحراري. غالبًا ما تتضمن مؤشرات مستوى، وأجهزة استشعار درجة حرارة، ووصلات لتعبئة السوائل أو تصريفها.
- حلقات الضخحلقات الضخ هي أجهزة تدوير داخلية تدور مع أعمدة المعدات. تُولّد تدفقًا عبر حجرات الختم والفتحات الخارجية. أنظمة التبريد دون الحاجة إلى مضخات منفصلة.
- البطارياتتحافظ المُراكِمات على ثبات الضغط في أنظمة السوائل الحاجزة. تُخزِّن أنواع المَثانة والمكبس السوائل المضغوطة وتُعوِّض عن تغيّرات الحجم الناتجة عن تقلبات درجة الحرارة أو التسريبات الطفيفة.
- فواصل الأعاصير:تزيل فواصل الأعاصير فقاعات الغاز المحبوسة من السوائل الحاجزة أو العازلة. تمنع إزالة الغاز انفصال سطح الختم، وتحافظ على سماكة غشاء التزييت المناسبة.
- القياس والتحكم:تراقب أنظمة التحكم درجة الحرارة والضغط ومعدل التدفق ومستويات السوائل. وتوفر إنذارات للظروف غير الطبيعية، كما يمكنها ضبط معلمات النظام تلقائيًا للحفاظ على أفضل ظروف تشغيل للسدادات.
