أوقف حالات فشل الختم في التطبيقات الكيميائية
أصبحت مضخات الطرد المركزي بدون ختم مع اقتران مغناطيسي أكثر شيوعًا بين المستخدمين النهائيين في الصناعة الكيميائية. أدت المغناطيسات الأرضية النادرة إلى خفض التكاليف المرتبطة بالوصلات المغناطيسية عن طريق تقليل كتلة المغناطيس والقدرة الحصانية المطلوبة. أدى هذا الابتكار إلى خفض تكلفة أداة التوصيل وتكلفة التشغيل الإجمالية.
يعد فشل الختم أحد الأسباب الأكثر شيوعًا لصيانة المضخة وتعطلها. في حالة فشل الختم ، يتسرب السائل على طول العمود الذي يربط المحرك بالدفاعة. حتى عند جدولة الصيانة ، يجب إخراج المضخة من الخدمة لاستبدال الختم.
بينما تحسنت تقنية الختم الميكانيكية بمرور الوقت ، غالبًا ما تتطلب الابتكارات معدات إضافية. تعتبر الأختام الميكانيكية المزدوجة ، سواء أكانت متتالية أو مترادفة ، شائعة في الظروف القاسية مثل الضخ الكيميائي.
غالبًا ما يعني الحفاظ على سائل الحاجز في هذه التصميمات شراء خزانات السوائل الحاجزة وأدوات التحكم وحتى مضخات إضافية. تعتبر أختام الغاز خيارًا آخر ولكنها تتطلب أيضًا معدات داعمة تشكل خطر الفشل.
في البداية ، نظر المستخدمون النهائيون فقط في المضخات غير المغلقة عند التعامل مع السوائل الخطرة. تجاوزت التكلفة الأولية لمضخة مقترنة مغناطيسيًا بكثير التصميم المحكم الإغلاق التقليدي. ومع ذلك ، مع مرور الوقت ، أصبح المشغلون أكثر اهتمامًا بالتكلفة الإجمالية للملكية من الإنفاق الأولي على رأس المال.
بدأت المضخات المقترنة مغناطيسيًا في إظهار ميزة التكلفة الحقيقية. استبدلت التصميمات الخالية من السدادات المضخات محكمة الغلق ميكانيكيًا التي تتطلب إزالتها سنويًا للصيانة. تم تمديد فترات الخدمة ومتوسط الوقت بين حالات الفشل. انخفضت الانبعاثات ، وتحسنت السلامة.
يفكر المشغلون الآن في استخدام المضخات الخالية من الغلق للخدمات التي لم تكن متوفرة لديهم قبل بضع سنوات فقط - وهي تطبيقات غير خطرة لا يزال إغلاقها صعبًا ومكلفًا.
في مضخات الطرد المركزي ، ينقل العمود عزم الدوران من المحرك إلى المكره. يمنع الختم السائل الذي تم ضخه من الهروب إلى أسفل العمود. يتكون الختم من جزأين ، أحدهما ثابت والآخر دوار. عادة ما تكون أوجه الختم مصنوعة من الكربون أو كربيد التنجستن أو كربيد السيليكون (SiC).
في مضخة مغناطيسية غير مانعة للتسرب ، يقوم عزم دوران المحرك بتدوير حامل مغناطيسي أو محرك مغناطيسي. ينتقل عزم الدوران من خلال غلاف الاحتواء إلى مغناطيس داخلي ، أو مغناطيس مدفوع. يسلم المغناطيس عزم الدوران إلى المكره. يخلق المجال المغناطيسي تيارات دوامة عندما يمر عبر حاوية معدنية. تمنع الأغطية الخزفية التيارات الدوامة ولكنها يمكن أن تحتوي فقط على ضغط محدود. تولد هذه التيارات الدوامة حرارة مباشرة بين المغناطيس ، ويجب تبديد هذه الحرارة.
الشكل 1. يسمح مسار التدفق الداخلي المفصل للمضخة المزودة بدافع خلفي بزيادة الضغط قبل إدخال الحرارة. (الصور والرسومات بإذن من ديكو)
مسارات التدفق - مجموعة من الممرات عبر عمود المضخة أو الغلاف أو كليهما - تحمل الحرارة في السائل الذي يتم ضخه. ينتقل السائل من تفريغ المضخة إلى المغناطيس المدفوع ويعود إما إلى الشفط أو التفريغ. يمكن أن يؤثر السائل على رأس الشفط الإيجابي الصافي إذا عاد إلى نهاية الشفط.
دفاعة خلفية على المغناطيس المدفوع تحافظ على السائل تحت ضغط أعلى بعد امتصاص الحرارة من التيارات الدوامة. يحمي الضغط السوائل المتطايرة من الوميض بعد إضافة الحرارة في الحاوية. يزيل الدافع الخلفي الحاجة إلى تبريد المرافق أو الأنابيب المكلفة لإعادة السائل إلى خزان الامتصاص.
الشكل 2. يسمح مسار التدفق الداخلي المفصل للمضخة مع فتحات حقن المكره للسائل بالبقاء فوق ضغط الشفط.
الصورة 1. توفر المضخات غير المانعة للتسرب عزم الدوران إلى المكره من خلال سلسلة من المغناطيسات داخل غلاف الاحتواء. يقوم السائل الذي يتم ضخه بنقل الحرارة الناتجة عن المغناطيس أثناء التشغيل.
في المضخات غير المغلقة ، يعتبر توازن الدفع بالطرف الرطب أمرًا حيويًا. يطفو الطرف المبلل ، لذلك يجب أن تتعامل أكمام العمود ومحامل الكم مع الدفع الشعاعي من المكره والنهاية الرطبة الدوارة. يدعم فيلم سائل ثابت وقوة هيدروديناميكية تجميع العمود. لا يقوم السائل بتشحيم المحامل لأنها لا تتلامس.
يمكن أن تشكل أحمال الدفع المحورية مخاطر أثناء اضطرابات النظام. تم تصميم الطرف الرطب لتقليل القوة المحورية من المضخة ، ولكن غالبًا ما يتم استخدام حلقات بدء التشغيل أو محامل الدفع المحورية عندما يتعرض النظام للتغييرات. عندما تغلق الفجوة بين حلقة بدء التشغيل وسطح التزاوج ، تزداد القوة من حلقة بدء التشغيل الأخرى. إذا ارتفع ضغط الشفط فجأة ، فستغلق فجوة حلقة بدء التشغيل الأمامية وستفتح فجوة حلقة بدء التشغيل الخلفية. تنتج المضخة تلقائيًا قوة موازنة في اتجاه شفط المضخة. عند إقرانه بأسطح محمل SiC ، فإن هذا التصميم يسمح للطرف الرطب بعدم وجود أجزاء يمكن اعتبارها أجزاء صيانة روتينية.
يقوم المزيد والمزيد من المستخدمين النهائيين بتركيب مضخات بدون سدادات للتطبيقات الكيميائية. تجعل التكلفة المنخفضة للوصلات المغناطيسية هذه التقنية خيارًا ميسورًا للسوائل الخطرة.
عادةً ما يتم تصنيع السطح المتآكل لأكمام العمود ومحامل الأكمام وحلقات بدء التشغيل من الكربون أو SiC. الصلابة وكذلك التحمل والتآكل والحرارة ل SiC يجعلها مناسبة لأي تطبيق تقريبًا. يعزز الطلاء المماثل لغبار الماس الموجود على سطح SiC من التزليق ويطيل العمر ، في حالة تعطل تدفق السائل والفيلم المستقر.
يستخدم مصنعو المضخات التي لا تحتوي على مواد مانعة للتسرب العديد من المواد للأجزاء المبللة ، بدءًا من الحديد الزهر إلى سبائك النيكل ، اعتمادًا على الخدمة. تشمل بعض المواد الشائعة حديد الدكتايل والفولاذ الكربوني و 316 الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين. المناطق المبللة ، حتى المضخات بأكملها ، تُصنع الآن من اللدائن الحرارية. تعمل هذه المواد بشكل جيد عند ضخ السوائل المسببة للتآكل ولكنها تواجه قيودًا خطيرة في تطبيقات الضغط العالي أو درجات الحرارة العالية.
غالبًا ما تتطلب التطبيقات القاسية مقاربة غير تقليدية. عند اختيار المضخات للمعالجة الكيميائية والبتروكيماوية ، يجب على مديري المرافق أن يظلوا متفتحين بشأن أفضل السبل لمواجهة تحديات الختم وصيانة المضخات. تعمل المضخات غير المختومة على تحسين الموثوقية وتمديد متوسط الوقت بين حالات الفشل وتقليل التكلفة الإجمالية للملكية. يمكن أن يكون لهذه التكنولوجيا تأثير كبير على المدخرات والسلامة في أي منشأة ، بغض النظر عن التطبيق.