Quel est le taux de fuite des joints à gaz sec

Les joints à gaz sec sont essentiels pour réduire les émissions et les fuites dans les machines tournantes. Cependant, même ces joints avancés ont un taux de fuite faible mais mesurable qui peut être affecté par divers facteurs. Si elles ne sont pas contrôlées, les fuites excessives entraînent une perte de produit, une réduction de l'efficacité et des risques potentiels pour la sécurité.

Dans cet article de blog, nous examinerons les taux de fuite typiques des joints à gaz sec, examinerons les facteurs clés qui influencent les fuites et discuterons des méthodes permettant de mesurer et de tester avec précision les performances des joints pour garantir un fonctionnement optimal.

Taux de fuite typiques des joints à gaz sec

Dans des conditions de fonctionnement normales, un joint à gaz sec typique fuit à un taux de 0,5 à 3 pieds cubes standard par minute (scfm) à travers chaque interface de joint individuelle. Pour un système standard composé de deux joints en tandem, cela se traduit par une étanchéité totale taux de fuite entre 1 et 6 scfm. Ce taux de fuite est considérablement inférieur à celui observé avec les dispositifs à double joint humide, qui présentent généralement des fuites allant de 40 à 200 scfm dans des conditions similaires.

En fait, la conversion d'un système à joint humide en un système à joint sec peut réduire les émissions liées au joint jusqu'à 97%. Pour un compresseur fonctionnant à une pression d'aspiration de 1000 psi, un système à joint humide double fuyant à 100 scfm perdrait environ 52,6 millions de pieds cubes standard de gaz de procédé par an. En revanche, un système à joint sec avec une fuite totale de 3 scfm ne perdrait qu'environ 1,6 million de scf par an, soit une réduction de 51 millions de scf d'émissions.

Facteurs affectant les taux de fuite des joints à gaz sec

Pression de service

Des pressions plus élevées entraînent généralement une augmentation des fuites en raison de la différence de pression plus importante entre les faces d'étanchéité. À mesure que la pression augmente, il devient plus difficile de maintenir le film de gaz fin entre les bagues d'étanchéité rotatives et fixes.

Taille du joint

Les joints de plus grande taille, avec une surface plus importante le long de l'interface d'étanchéité, sont plus sujets aux fuites que les joints plus petits. En effet, il devient de plus en plus difficile de maintenir un film de gaz uniforme sur une plus grande surface.

Conception du joint

Des facteurs tels que la géométrie des faces du joint, les motifs des rainures et les caractéristiques de levage contribuent tous à la capacité du joint à générer et à maintenir un film de gaz stable. Des conceptions de joint avancées, telles que des rainures coniques bidirectionnelles ou des microstructures sur les faces du joint, peuvent améliorer la rigidité du film de gaz et réduire les fuites.

Propriétés du gaz

La viscosité, le poids moléculaire et la compressibilité du gaz affectent le comportement du film gazeux entre les faces du joint. Les gaz à faible viscosité ont tendance à fuir plus facilement, tandis que les gaz à poids moléculaire plus élevé peuvent aider à réduire les fuites. La présence de contaminants ou de condensats dans le gaz peut également perturber le film gazeux et entraîner une augmentation des fuites.

Vitesse de fonctionnement

Des vitesses plus élevées entraînent généralement une augmentation de la portance et un film de gaz plus stable, ce qui peut contribuer à réduire les fuites. Cependant, des vitesses trop élevées peuvent également provoquer des vibrations et une instabilité dynamique, compromettant ainsi les performances du joint.

Température

Des températures plus élevées peuvent provoquer une dilatation thermique des composants du joint, ce qui peut modifier les jeux et les pressions de contact au niveau de l'interface d'étanchéité. De plus, des températures élevées peuvent dégrader les propriétés physiques des matériaux du joint au fil du temps, entraînant une augmentation de l'usure et des fuites.

Contamination

Les contaminants peuvent provoquer une usure abrasive, une érosion ou une dégradation chimique des faces d'étanchéité, ce qui entraîne une augmentation des voies de fuite. Même de petites quantités de contamination peuvent perturber le film de gaz fin et compromettre l'efficacité de l'étanchéité.

Pression du gaz d'étanchéité

Le gaz d'étanchéité est généralement injecté entre les joints primaire et secondaire pour créer une barrière et empêcher les fuites de gaz de procédé dans l'atmosphère. Une pression de gaz d'étanchéité insuffisante peut permettre au gaz de procédé de fuir au-delà du joint primaire, tandis qu'une pression excessive peut provoquer une fuite de gaz d'étanchéité dans le procédé.

Mesure et test des taux de fuite des joints à gaz sec

Mesure du débit d'évacuation

L'une des méthodes les plus simples pour mesurer les taux de fuite des joints à gaz sec consiste à surveiller le débit du gaz évacué du boîtier du joint. Cette opération est généralement effectuée à l'aide de débitmètres installés dans les conduites d'évacuation. En mesurant le débit d'évacuation à l'état stable pendant le fonctionnement normal, les opérateurs peuvent déterminer le taux de fuite total sur les joints primaires et secondaires. La comparaison des valeurs mesurées avec les spécifications du fabricant ou les données historiques peut aider à identifier les écarts ou les anomalies dans les performances du joint.

Méthode de chute de pression

La méthode de chute de pression consiste à isoler le chambre d'étanchéité et surveiller la chute de pression au fil du temps. Ce test est généralement effectué pendant les périodes d'arrêt ou de maintenance du compresseur. La chambre d'étanchéité est pressurisée à une pression initiale connue, puis la chute de pression est enregistrée sur un intervalle de temps spécifique. En analysant le taux de chute de pression, le taux de fuite peut être calculé à l'aide de la loi des gaz parfaits. Cette méthode fournit une évaluation quantitative des fuites d'étanchéité et peut aider à détecter tout écart significatif par rapport aux performances normales.

Détection de fuite d'hélium

La détection des fuites d'hélium est une technique très sensible utilisée pour localiser et déterminer l'ampleur des fuites d'étanchéité. Dans cette méthode, une petite quantité d'hélium gazeux est introduite dans l'alimentation en gaz d'étanchéité ou injectée directement dans la chambre d'étanchéité. Un détecteur de fuite d'hélium, équipé d'un spectromètre de masse, est ensuite utilisé pour scanner la zone d'étanchéité et identifier tout hélium s'échappant par les voies de fuite. Cette méthode permet une localisation précise des fuites et peut détecter même des taux de fuite infimes, ce qui la rend précieuse pour le dépannage et les évaluations de l'intégrité des joints.

Tests de bulles

Les tests à bulles fournissent une indication visuelle des fuites de gaz des joints à gaz secs. Lors d'un test à bulles, une solution de détection de fuite est appliquée sur la zone du joint pendant que le compresseur est sous pression. En cas de fuite, des bulles se formeront aux endroits où se trouvent les fuites. Cette méthode est simple et rapide, ce qui la rend utile pour les contrôles initiaux des fuites ou le dépannage sur site. Cependant, elle est de nature qualitative et ne fournit pas une mesure précise du taux de fuite. Les tests à bulles sont souvent utilisés en conjonction avec d'autres méthodes de détection des fuites pour une évaluation complète des performances des joints.