Che cosa è il sistema di raffreddamento a doppia tenuta meccanica

Un doppio tenuta meccanica Il sistema di raffreddamento utilizza due guarnizioni con un fluido barriera interposto per prevenire perdite in ambienti ad alta pressione o pericolosi. Il sistema di raffreddamento regola la temperatura del fluido barriera tramite uno scambiatore di calore, una pompa o un termosifone per proteggere l'integrità della guarnizione e mantenere l'affidabilità del sistema.

Tipi di sistemi di raffreddamento a doppia tenuta meccanica

Sistemi a circuito aperto

I sistemi a circuito aperto forniscono continuamente fluido barriera pressurizzato al camera di tenutaDopo essere passato attraverso la guarnizione, il fluido si espande e viene raccolto in un serbatoio non pressurizzato oppure scaricato completamente dal sistema.

Questo progetto richiede un apporto costante di fluido fresco. Il fluido usato viene riciclato nel processo o smaltito.

Sistemi a circuito chiuso

I sistemi a circuito chiuso ricircolano un volume fisso di fluido di barriera o tampone all'interno di un circuito dedicato. Questo circuito comprende la camera di tenuta, le tubazioni di collegamento, lo scambiatore di calore e il serbatoio.

Il sistema mantiene la pressione del fluido attraverso fonti di gas esterne che agiscono su serbatoi o tramite accumulatori. Questa soluzione è più economica per i costosi fluidi barriera poiché riduce al minimo il consumo di fluido.

Metodi di circolazione

Effetto termosifone

L'effetto termosifone garantisce una circolazione passiva senza pompe esterne. Questo processo di convezione naturale si verifica quando il fluido di barriera si trova in prossimità di un fluido caldo. componenti di tenuta si riscalda, diventa meno denso e sale attraverso le tubazioni per raggiungere uno scambiatore di calore o un serbatoio posizionato sopra la guarnizione.

Nella zona più fredda, il fluido rilascia calore, aumenta di densità e rifluisce verso la camera di tenuta. Questo crea un circuito di circolazione continuo, guidato interamente dalle differenze di temperatura.

Circolazione forzata

• Anelli di pompaggio (dispositivi di circolazione interna): Gli anelli di pompaggio sono componenti integrati nella cartuccia della tenuta meccanica che ruotano con l'albero della pompa. Queste pompe miniaturizzate creano un flusso di fluido barriera attraverso la camera di tenuta e tutti gli eventuali circuiti esterni collegati.
• Pompe esterne: Le pompe esterne aspirano il fluido barriera dai serbatoi e lo fanno circolare attraverso scambiatori di calore e filtri prima di erogarlo alle guarnizioni. Queste pompe garantiscono portate costanti indipendentemente dalle differenze di temperatura.

Piani di tubazioni API per il raffreddamento a doppia tenuta meccanica

Sistemi di fluidi tampone (non pressurizzati – guarnizioni di tipo API Arrangement 2)

I sistemi di fluido tampone funzionano con tenute doppie API Arrangement 2. Lo spazio tra le tenute interne ed esterne contiene fluido tampone mantenuto a una pressione inferiore a quella di processo.

Il fluido tampone lubrifica il fuoribordo facce di foca, rimuove il calore da entrambe le guarnizioni e contiene eventuali perdite dalla guarnizione interna. Questa disposizione impedisce al fluido di processo di raggiungere l'atmosfera.

• Piano API 52: Utilizza un serbatoio esterno per contenere e raffreddare il fluido tampone non pressurizzato.

Sistemi di fluidi barriera (tenute pressurizzate – API Arrangement 3)

I sistemi a fluido barriera vengono utilizzati con tenute doppie API Arrangement 3. La pressione del fluido barriera nella cavità inter-tenuta supera la pressione di processo, creando un differenziale di pressione positivo.

Questa differenza di pressione garantisce che qualsiasi perdita dalla tenuta interna sia dovuta a fluido barriera pulito che entra nel processo. Qualsiasi perdita dalla tenuta esterna rilascia solo piccole quantità di fluido barriera pulito nell'atmosfera.

• Piano API 53A: Fluido barriera pressurizzato dal serbatoio.
• Piano API 53B: Fluido barriera pressurizzato tramite accumulatore a sacca.
• Piano API 53C: Fluido barriera pressurizzato tramite accumulatore a pistone.
• Piano API 54: Sistema di fluido barriera pressurizzato esterno.
• Piano API 55: Sistema di fluido tampone esterno non pressurizzato.

Piani di processo pertinenti

• Piano API 21: Invia il fluido di processo raffreddato dallo scarico della pompa alla guarnizione.
• Piano API 23: Utilizza un anello di pompaggio in un circuito chiuso per spostare il fluido raffreddato.
• Piano API 32: Fornisce fluido esterno pulito per lavare la guarnizione.

Piani laterali atmosferici (Quench)

• Piano API 62: Invia un piccolo flusso di fluido o gas al bordo esterno della guarnizione per evitare contaminazione o formazione di ghiaccio.

Componenti dei sistemi di raffreddamento a doppia tenuta meccanica

• Scambiatori di calore (raffreddatori di tenuta): Gli scambiatori di calore rimuovono l'energia termica dai fluidi barriera o tampone. Queste unità utilizzano in genere acqua, aria o altri mezzi di raffreddamento per mantenere la temperatura del fluido entro intervalli accettabili per il funzionamento della tenuta.
• Serbatoi: I serbatoi immagazzinano fluidi barriera o tampone e forniscono volume di espansione per la crescita termica. Spesso includono indicatori di livello, sensori di temperatura e connessioni per il reintegro o il drenaggio dei fluidi.
• Anelli di pompaggio: Gli anelli di pompaggio sono dispositivi di circolazione interna che ruotano con gli alberi delle apparecchiature. Generano flusso attraverso camere di tenuta e corpi esterni sistemi di raffreddamento senza richiedere pompe separate.
• Accumulatori: Gli accumulatori mantengono una pressione costante nei sistemi di fluidi barriera. I modelli a sacca e a pistone immagazzinano il fluido pressurizzato e compensano le variazioni di volume dovute a fluttuazioni di temperatura o piccole perdite.
• Separatori a ciclone: I separatori a ciclone rimuovono le bolle di gas intrappolate nei fluidi di barriera o tampone. La rimozione del gas impedisce la separazione delle superfici di tenuta e mantiene il corretto spessore del film lubrificante.
• Strumentazione e controllo: I sistemi di controllo monitorano temperatura, pressione, portata e livelli dei fluidi. Emettono allarmi in caso di condizioni anomale e possono regolare automaticamente i parametri di sistema per mantenere condizioni operative ottimali della tenuta.