Guarnizioni a gas secco Sono essenziali per ridurre le emissioni e le perdite nei macchinari rotanti. Tuttavia, anche queste guarnizioni avanzate presentano un tasso di perdita piccolo ma misurabile, che può essere influenzato da diversi fattori. Se non controllate, perdite eccessive comportano perdite di prodotto, riduzione dell'efficienza e potenziali rischi per la sicurezza.
In questo post del blog, approfondiremo i tassi di perdita tipici delle guarnizioni a gas secco, esamineremo i fattori chiave che influenzano le perdite e discuteremo i metodi per misurare e sigillo di prova prestazioni per garantire un funzionamento ottimale.
Perdite tipiche delle guarnizioni a gas secco
In condizioni operative normali, una tipica tenuta a gas secco presenta una perdita compresa tra 0.5 e 3 piedi cubi standard al minuto (scfm) attraverso ciascuna interfaccia di tenuta. Per un sistema standard costituito da due tenute in tandem, ciò si traduce in una perdita totale compresa tra 1 e 6 scfm. Questa perdita è notevolmente inferiore a quella osservata con configurazioni a doppia tenuta a umido, che in genere presentano perdite comprese tra 40 e 200 scfm in condizioni simili.
Infatti, la conversione da un sistema di tenuta a umido a un sistema di tenuta a gas secco può ridurre le emissioni legate alla tenuta fino al 97%. Per un compressore che opera a una pressione di aspirazione di 1000 psi, un sistema a doppia tenuta a umido con perdite a 100 scfm perderebbe circa 52.6 milioni di piedi cubi standard di gas di processo all'anno. Al contrario, un sistema di tenuta a gas secco con una perdita totale di 3 scfm perderebbe solo circa 1.6 milioni di scf all'anno, con una riduzione di 51 milioni di scf di emissioni.
Fattori che influenzano i tassi di perdita della tenuta del gas secco
Pressione di esercizio
Pressioni più elevate generalmente comportano maggiori perdite a causa della maggiore differenza di pressione attraverso il facce di focaCon l'aumentare della pressione, diventa più difficile mantenere la sottile pellicola di gas tra gli anelli di tenuta rotanti e fissi.
Dimensione della guarnizione
Le guarnizioni più grandi, con una maggiore superficie lungo l'interfaccia di tenuta, sono più soggette a perdite rispetto alle guarnizioni più piccole. Questo perché mantenere un film di gas uniforme su un'area più ampia diventa sempre più difficile.
Sigillo Design
Fattori come la geometria delle superfici di tenuta, la configurazione delle scanalature e le caratteristiche di sollevamento contribuiscono tutti alla capacità della tenuta di generare e mantenere un film di gas stabile. Design di tenuta avanzati, come scanalature coniche bidirezionali o microstrutture sulle superfici di tenuta, possono migliorare la rigidità del film di gas e ridurre le perdite.
Proprietà del gas
La viscosità del gas, il peso molecolare e la comprimibilità influenzano il comportamento del film di gas tra le superfici di tenuta. I gas a bassa viscosità tendono a perdere più facilmente, mentre i gas a peso molecolare più elevato possono contribuire a ridurre le perdite. Anche la presenza di contaminanti o condensati nel gas può alterare il film di gas e causare un aumento delle perdite.
Velocità operativa
Velocità più elevate generalmente comportano una maggiore portanza e un film di gas più stabile, contribuendo a ridurre le perdite. Tuttavia, velocità eccessivamente elevate possono anche causare vibrazioni e instabilità dinamica, compromettendo le prestazioni della tenuta.
Temperatura
Temperature più elevate possono causare dilatazione termica del componenti di tenuta, alterando potenzialmente i giochi e le pressioni di contatto all'interfaccia di tenuta. Inoltre, le temperature elevate possono degradare le proprietà fisiche del materiali di tenuta nel tempo, con conseguente aumento dell'usura e delle perdite.
Contaminazione
I contaminanti possono causare usura abrasiva, erosione o degradazione chimica delle superfici di tenuta, con conseguente aumento delle perdite. Anche piccole quantità di contaminazione possono alterare il sottile film di gas e compromettere l'efficacia della tenuta.
Pressione del gas di tenuta
Il gas di tenuta viene solitamente iniettato tra la tenuta primaria e quella secondaria per creare una barriera e impedire la fuoriuscita di gas di processo nell'atmosfera. Una pressione insufficiente del gas di tenuta può consentire la fuoriuscita di gas di processo oltre la tenuta primaria, mentre una pressione eccessiva può causare la fuoriuscita di gas di tenuta nel processo.
Misurazione e verifica delle perdite di tenuta del gas secco
Misurazione del flusso di sfiato
Uno dei metodi più semplici per misurare le perdite di tenuta a gas secco è monitorare la portata del gas sfiatato dall'alloggiamento della tenuta. Questa operazione viene in genere eseguita utilizzando misuratori di portata installati nelle linee di sfiato. Misurando la portata di sfiato a regime costante durante il normale funzionamento, gli operatori possono determinare la portata totale di perdita sia nella tenuta primaria che in quella secondaria. Il confronto dei valori misurati con le specifiche del produttore o con i dati storici può aiutare a identificare eventuali deviazioni o anomalie nelle prestazioni della tenuta.
Metodo di decadimento della pressione
Il metodo del decadimento della pressione prevede l'isolamento del camera di tenuta e monitorando la caduta di pressione nel tempo. Questo test viene solitamente eseguito durante lo spegnimento del compressore o durante i periodi di manutenzione. La camera di tenuta viene pressurizzata a una pressione iniziale nota, quindi il calo di pressione viene registrato in un intervallo di tempo specifico. Analizzando la velocità di calo di pressione, è possibile calcolare la portata di perdita utilizzando la legge dei gas ideali. Questo metodo fornisce una valutazione quantitativa della perdita di tenuta e può aiutare a rilevare eventuali deviazioni significative dalle prestazioni normali.
Rilevamento perdite di elio
Il rilevamento delle perdite di elio è una tecnica altamente sensibile utilizzata per individuare la posizione e l'entità delle perdite di tenuta. Con questo metodo, una piccola quantità di elio gassoso viene introdotta nell'alimentazione del gas di tenuta o iniettata direttamente nella camera di tenuta. Un rilevatore di perdite di elio, dotato di spettrometro di massa, viene quindi utilizzato per scansionare l'area di tenuta e identificare eventuali perdite di elio attraverso i percorsi di perdita. Questo metodo consente la localizzazione precisa delle perdite e può rilevare anche perdite minime. tassi di perdita, rendendolo prezioso per la risoluzione dei problemi e le valutazioni dell'integrità della tenuta.
Test delle bolle
I test a bolle forniscono un'indicazione visiva di perdite di gas dalle guarnizioni a gas secco. Durante un test a bolle, una soluzione di rilevamento perdite viene applicata all'area della guarnizione mentre il compressore è pressurizzato. In presenza di perdite, si formeranno bolle nei punti in cui si verificano. Questo metodo è semplice e rapido, il che lo rende utile per i controlli iniziali delle perdite o per la risoluzione dei problemi in loco. Tuttavia, è di natura qualitativa e non fornisce una misurazione precisa del tasso di perdita. I test a bolle vengono spesso utilizzati in combinazione con altri metodi di rilevamento perdite per una valutazione completa delle prestazioni della guarnizione.
