Wat is een compressorafdichting?

Compressorafdichtingen zijn kritische componenten in roterende apparatuur en zorgen voor een veilige en efficiënte werking door lekken te voorkomen en de druk te handhaven. In de veeleisende omgeving van industriële machines moeten deze afdichtingssystemen extreme omstandigheden weerstaan en tegelijkertijd betrouwbare prestaties leveren.

In dit artikel worden de basisprincipes van compressorafdichtingen besproken, waarbij dieper wordt ingegaan op hun werkingsprincipes, verschillende typen, belangrijke componenten en ondersteuningssystemen.

Wat is een compressorafdichting?

Een compressorafdichting is een kritisch onderdeel in een compressorsysteem dat lekkage van procesgas of lucht uit de compressorbehuizing voorkomt terwijl de as draait. Compressorafdichtingen handhaven een barrière tussen het hogedrukgas in de compressor en de atmosfeer, wat zorgt voor een efficiënte werking en voorkomt dat het milieu wordt verontreinigd.

Hoe compressorafdichtingen werken

Compressorafdichtingen werken door een barrière te creëren tussen de roterende as en de stationaire compressorbehuizing. Deze barrière wordt doorgaans bereikt door een combinatie van mechanische componenten, zoals roterende en stationaire afdichtingsvlakken, en een afdichtingsvloeistof, zoals olie of gas.

De roterende zegel gezicht is bevestigd aan de compressoras, terwijl het stationaire afdichtingsvlak aan de compressorbehuizing is bevestigd. Terwijl de as draait, houden de afdichtingsvlakken contact met elkaar, waardoor een afdichting ontstaat die lekkage voorkomt. De afdichtingsvloeistof wordt gebruikt om de afdichtingsvlakken te smeren en te koelen, waardoor wrijving en slijtage worden verminderd.

Soorten afdichtingssystemen

Natte afdichtingssystemen

Natte afdichtingssystemen gebruiken een vloeistof, meestal olie, om de afdichtingsvlakken te smeren en te koelen. De olie circuleert door het afdichtingssysteem en vormt een barrière tussen het procesgas en de atmosfeer. Natte afdichtingen worden vaak gebruikt in toepassingen waarbij het procesgas compatibel is met de afdichtingsolie en waarbij de aanwezigheid van olie in het procesgas acceptabel is.

Voordelen van natte afdichtingssystemen zijn onder meer:

• Effectieve smering en koeling van afdichtingsvlakken
• Vermogen om hoge druk en temperaturen te verwerken
• Relatief eenvoudig ontwerp en onderhoud

Nadelen van natte afdichtingssystemen zijn onder meer:

• Potentieel voor olieverontreiniging van het procesgas
• Hogere olieconsumptie en verwijderingskosten
• Verhoogd risico op olielekkage in het milieu

Droge afdichtingssystemen

Droge afdichtingssystemen, ook wel droge gasafdichtingen genoemd, gebruiken een gas onder druk, meestal stikstof of procesgas, om een barrière te creëren tussen de roterende en stationaire afdichtingsvlakken. Het gas wordt tussen de afdichtingsvlakken geïnjecteerd, waardoor een dunne film ontstaat die contact voorkomt en wrijving vermindert.

Voordelen van droge afdichtingssystemen zijn onder meer:

• Geen olieverontreiniging van het procesgas
• Lager stroomverbruik door verminderde wrijving
• Langere levensduur van de afdichting en minder onderhoudsvereisten
• Milieuvriendelijk, zonder risico op olielekkage

Nadelen van droge afdichtingssystemen zijn onder meer:

• Hogere initiële kosten vergeleken met natte afdichtingen
• Toegenomen complexiteit van het afdichtingssysteem
• Vereiste voor een schone, droge gastoevoer voor afdichting

Zegelregelingen

Enkele zegels

Enkele afdichtingen hebben één set afdichtingsvlakken – een roterend en stationair vlak – die één contactpunt vormen om lekkage te voorkomen. Ze zijn het eenvoudigste type afdichting, maar hebben een beperkte capaciteit bij toepassingen met hoge druk of slechte smeervloeistof.

Enkelvoudige afdichtingen worden vaak gebruikt in schone, smerende vloeistoffen bij gematigde druk en temperaturen. Ze vereisen minder ondersteunende apparatuur en hebben lagere kosten dan meervoudige afdichtingsopstellingen. Als de enkelvoudige afdichtingsinterface echter faalt, kan procesvloeistof onmiddellijk naar de atmosfeer lekken.

Tandemafdichtingen

Tandem seals maken gebruik van twee enkele seals die in serie zijn gemonteerd, met een buffervloeistof ertussen die op een druk wordt gehouden die lager is dan de procesvloeistof. Deze opstelling biedt redundantie: als de primaire seal faalt, bevat de secundaire seal de procesvloeistof.

De twee afdichtingen werken onafhankelijk van elkaar: de primaire afdichting absorbeert de volledige drukval van de procesvloeistof naar de buffervloeistof, terwijl de secundaire afdichting het kleinere drukverschil van de buffervloeistof naar de atmosfeer verwerkt. Hierdoor kan elke afdichting worden geoptimaliseerd voor zijn specifieke drukomstandigheden.

Tandemafdichtingen worden vaak gebruikt in gevaarlijkere, hogere druktoepassingen waar extra veiligheid en betrouwbaarheid vereist zijn. De buffervloeistof tussen de afdichtingen kan worden bewaakt om lekkage van de primaire afdichting te detecteren voordat er een extern lek optreedt. Tandemafdichtingen zijn echter complexer en duurder dan enkele afdichtingen.

Dubbele afdichtingen

Dubbele afdichtingen gebruiken ook twee sets afdichtingsvlakken, maar met een barrièrevloeistof ertussen die op een hogere druk wordt gehouden dan de procesvloeistof. Dit zorgt ervoor dat als een van de afdichtingen faalt, de barrièrevloeistof met hogere druk in het proces lekt in plaats van dat procesvloeistof kan ontsnappen.

De twee afdichtingsfasen werken samen om de barrièrevloeistof te bevatten. De inboard seal verwerkt het drukverschil van de barrièrevloeistof naar het proces, terwijl de outboard seal de drukval van de barrièrevloeistof naar de atmosfeer verwerkt.

Dubbele afdichtingen bieden maximale veiligheid en emissiecontrole en worden gebruikt met gevaarlijke, giftige of explosieve procesvloeistoffen. De barrièrevloeistof is meestal een schone, inerte vloeistof die compatibel is met het proces. Een extern reservoir, circulatiepomp en warmtewisselaar zijn vereist om de onder druk staande barrièrevloeistof te leveren.

Ondersteuningssystemen

Oliekeerringsystemen

Contacterende natte afdichtingen vereisen een smeermiddelfilm tussen de afdichtingsvlakken om slijtage en wrijving te minimaliseren. In oliekeerringsystemen wordt dit geleverd door een olie die circuleert vanuit een extern reservoir.

Het reservoir bevat een voorraad schone olie en bevat conditioneringselementen zoals verwarmers of koelers om de optimale viscositeit van de olie te behouden. Een circulatiepomp stuurt olie naar de afdichtingsholte, waar het de vlakken smeert en wrijvingswarmte verwijdert. Stroomregelaars en terugslagkleppen zorgen voor een consistente oliestroom en -druk.

Gasafdichtingssystemen

Droge gascompressorafdichtingen gebruiken een gas onder druk, meestal stikstof, als afdichtingsmedium tussen de vlakken in plaats van olie. Dit elimineert de complexiteit van oliesystemen en maakt hogere bedrijfssnelheden en temperaturen mogelijk.

Het gas wordt gewoonlijk op een druk gehouden die iets hoger is dan het procesgas om een positieve stroming door de afdichtingsvlakken te garanderen. Een bedieningspaneel meet het afdichtingsgas van een hogedrukbron en regelt de druk en stroming naar de afdichtingskamer.

Filters en demisters verwijderen alle deeltjes of vloeistoffen uit de gastoevoer om te voorkomen dat de afdichtingsvlakken verontreinigd raken. Gasconditioneringssystemen kunnen het toevoergas verwarmen om condensatie van dampen uit het procesgas te voorkomen.

Tandem- en dubbele gasafdichtingen worden gebruikt voor maximale betrouwbaarheid in kritische compressoren. In een tandemopstelling fungeert de secundaire afdichting als back-up als de primaire uitvalt. Een dubbele gasafdichting handhaaft een inert barrièregas tussen het proces en de atmosfeer voor maximale emissiecontrole.