दो दबावयुक्त पंपों के साथ गैस-रोधी समर्थन प्रणाली

कंप्रेसर एयर सील तकनीक से विकसित डबल बूस्टर पंप एयर सील, शाफ्ट सील उद्योग में अधिक प्रचलित हैं। ये सील पंप किए गए तरल को वायुमंडल में बिल्कुल भी उत्सर्जित नहीं होने देतीं, पंप शाफ्ट पर घर्षण प्रतिरोध को कम करती हैं और एक सरल सपोर्ट सिस्टम के साथ काम करती हैं। इन लाभों से संपूर्ण समाधान की जीवनचक्र लागत कम हो जाती है।
ये सीलें भीतरी और बाहरी सीलिंग सतहों के बीच दबावयुक्त गैस का एक बाहरी स्रोत डालकर काम करती हैं। सीलिंग सतह की विशिष्ट स्थलाकृति अवरोधक गैस पर अतिरिक्त दबाव डालती है, जिससे सीलिंग सतह अलग हो जाती है और गैस की परत में तैरने लगती है। घर्षण हानि कम होती है क्योंकि सीलिंग सतहें अब एक-दूसरे को स्पर्श नहीं करतीं। अवरोधक गैस कम प्रवाह दर से झिल्ली से होकर गुजरती है, जिससे रिसाव के रूप में अवरोधक गैस का उपभोग होता है, जिसका अधिकांश भाग बाहरी सील सतहों के माध्यम से वायुमंडल में रिस जाता है। बचा हुआ अवशेष सील कक्ष में रिसता है और अंततः प्रक्रिया प्रवाह द्वारा बाहर निकल जाता है।
सभी डबल हर्मेटिक सीलों के लिए मैकेनिकल सील असेंबली की भीतरी और बाहरी सतहों के बीच एक दबावयुक्त द्रव (तरल या गैस) की आवश्यकता होती है। इस द्रव को सील तक पहुंचाने के लिए एक सपोर्ट सिस्टम की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, लिक्विड लुब्रिकेटेड प्रेशर डबल सील में, बैरियर द्रव जलाशय से मैकेनिकल सील के माध्यम से प्रवाहित होता है, जहां यह सील की सतहों को चिकनाई प्रदान करता है, ऊष्मा अवशोषित करता है और जलाशय में वापस लौटता है जहां इसे अवशोषित ऊष्मा को उत्सर्जित करना होता है। ये फ्लूइड प्रेशर ड्यूल सील सपोर्ट सिस्टम जटिल होते हैं। थर्मल लोड प्रक्रिया के दबाव और तापमान के साथ बढ़ता है और यदि इसकी गणना और सेटिंग ठीक से न की जाए तो विश्वसनीयता संबंधी समस्याएं उत्पन्न हो सकती हैं।
संपीड़ित वायु डबल सील सपोर्ट सिस्टम कम जगह घेरता है, इसमें शीतलन जल की आवश्यकता नहीं होती और रखरखाव भी कम होता है। इसके अलावा, जब परिरक्षण गैस का विश्वसनीय स्रोत उपलब्ध होता है, तो इसकी विश्वसनीयता प्रक्रिया के दबाव और तापमान पर निर्भर नहीं करती।
बाजार में ड्यूल प्रेशर पंप एयर सील के बढ़ते उपयोग के कारण, अमेरिकन पेट्रोलियम इंस्टीट्यूट (एपीआई) ने एपीआई 682 के दूसरे संस्करण के प्रकाशन के हिस्से के रूप में प्रोग्राम 74 को जोड़ा है।
74 एक प्रोग्राम सपोर्ट सिस्टम आमतौर पर पैनल पर लगे गेज और वाल्व का एक सेट होता है जो बैरियर गैस को बाहर निकालता है, डाउनस्ट्रीम दबाव को नियंत्रित करता है और मैकेनिकल सील तक दबाव और गैस प्रवाह को मापता है। प्लान 74 पैनल के माध्यम से बैरियर गैस के मार्ग का अनुसरण करते हुए, पहला तत्व चेक वाल्व है। यह फिल्टर तत्व के प्रतिस्थापन या पंप के रखरखाव के लिए बैरियर गैस की आपूर्ति को सील से अलग करने की अनुमति देता है। इसके बाद बैरियर गैस 2 से 3 माइक्रोमीटर (µm) के कोलेसिंग फिल्टर से गुजरती है जो सील की सतह की स्थलाकृतिक विशेषताओं को नुकसान पहुंचा सकने वाले तरल पदार्थों और कणों को फंसा लेता है, जिससे सील की सतह पर एक गैस फिल्म बन जाती है। इसके बाद मैकेनिकल सील को बैरियर गैस की आपूर्ति के दबाव को सेट करने के लिए एक प्रेशर रेगुलेटर और एक मैनोमीटर होता है।
ड्यूल प्रेशर पंप गैस सील के लिए आवश्यक है कि बैरियर गैस आपूर्ति दबाव सील चैम्बर में अधिकतम दबाव से ऊपर न्यूनतम दबाव अंतर के बराबर या उससे अधिक हो। यह न्यूनतम दबाव अंतर सील निर्माता और प्रकार के अनुसार भिन्न होता है, लेकिन आमतौर पर लगभग 30 पाउंड प्रति वर्ग इंच (psi) होता है। प्रेशर स्विच का उपयोग बैरियर गैस आपूर्ति दबाव में किसी भी समस्या का पता लगाने और दबाव न्यूनतम मान से नीचे गिरने पर अलार्म बजाने के लिए किया जाता है।
सील का संचालन फ्लो मीटर का उपयोग करके बैरियर गैस प्रवाह द्वारा नियंत्रित किया जाता है। मैकेनिकल सील निर्माताओं द्वारा रिपोर्ट की गई सील गैस प्रवाह दरों में विचलन कम सीलिंग प्रदर्शन को दर्शाता है। बैरियर गैस प्रवाह में कमी पंप के घूमने या सील सतह पर द्रव के स्थानांतरण (दूषित बैरियर गैस या प्रक्रिया द्रव से) के कारण हो सकती है।
अक्सर, ऐसी घटनाओं के बाद, सीलिंग सतहों को नुकसान पहुँचता है, और फिर अवरोधक गैस का प्रवाह बढ़ जाता है। पंप में दबाव में अचानक वृद्धि या अवरोधक गैस के दबाव में आंशिक कमी भी सीलिंग सतह को नुकसान पहुँचा सकती है। उच्च प्रवाह अलार्म का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है कि उच्च गैस प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए कब हस्तक्षेप की आवश्यकता है। उच्च प्रवाह अलार्म का सेटपॉइंट आमतौर पर सामान्य अवरोधक गैस प्रवाह के 10 से 100 गुना के बीच होता है, जिसे आमतौर पर मैकेनिकल सील निर्माता द्वारा निर्धारित नहीं किया जाता है, बल्कि यह इस बात पर निर्भर करता है कि पंप कितनी गैस रिसाव सहन कर सकता है।
परंपरागत रूप से वेरिएबल गेज फ्लोमीटर का उपयोग किया जाता रहा है और निम्न और उच्च रेंज के फ्लोमीटर को श्रृंखला में जोड़ना आम बात है। उच्च प्रवाह अलार्म देने के लिए उच्च रेंज के फ्लोमीटर पर एक हाई फ्लो स्विच लगाया जा सकता है। वेरिएबल एरिया फ्लोमीटर को केवल कुछ निश्चित तापमान और दबाव पर कुछ निश्चित गैसों के लिए ही कैलिब्रेट किया जा सकता है। अन्य परिस्थितियों में, जैसे कि ग्रीष्म और शीत ऋतु के बीच तापमान में उतार-चढ़ाव होने पर, प्रदर्शित प्रवाह दर को सटीक मान नहीं माना जा सकता है, लेकिन यह वास्तविक मान के निकट होती है।
API 682 के चौथे संस्करण के जारी होने के साथ, प्रवाह और दबाव मापन एनालॉग से डिजिटल में परिवर्तित हो गए हैं, जिनमें स्थानीय रीडिंग ली जाती हैं। डिजिटल फ्लोमीटर का उपयोग वेरिएबल एरिया फ्लोमीटर के रूप में किया जा सकता है, जो फ्लोट की स्थिति को डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित करते हैं, या मास फ्लोमीटर के रूप में, जो स्वचालित रूप से द्रव्यमान प्रवाह को आयतन प्रवाह में परिवर्तित करते हैं। मास फ्लो ट्रांसमीटर की विशिष्ट विशेषता यह है कि वे दबाव और तापमान के लिए क्षतिपूर्ति करने वाले आउटपुट प्रदान करते हैं, जिससे मानक वायुमंडलीय स्थितियों के तहत वास्तविक प्रवाह प्राप्त होता है। इसकी कमी यह है कि ये उपकरण वेरिएबल एरिया फ्लोमीटर की तुलना में अधिक महंगे होते हैं।
फ्लो ट्रांसमीटर का उपयोग करने में समस्या यह है कि सामान्य संचालन के दौरान और उच्च प्रवाह अलार्म बिंदुओं पर अवरोधक गैस प्रवाह को मापने में सक्षम ट्रांसमीटर खोजना मुश्किल होता है। फ्लो सेंसर के अधिकतम और न्यूनतम मान होते हैं जिन्हें सटीक रूप से पढ़ा जा सकता है। शून्य प्रवाह और न्यूनतम मान के बीच, आउटपुट प्रवाह सटीक नहीं हो सकता है। समस्या यह है कि किसी विशेष फ्लो ट्रांसड्यूसर मॉडल के लिए अधिकतम प्रवाह दर बढ़ने पर न्यूनतम प्रवाह दर भी बढ़ जाती है।
एक समाधान दो ट्रांसमीटरों (एक कम आवृत्ति और एक उच्च आवृत्ति) का उपयोग करना है, लेकिन यह एक महंगा विकल्प है। दूसरा तरीका सामान्य परिचालन प्रवाह सीमा के लिए प्रवाह सेंसर का उपयोग करना और उच्च सीमा वाले एनालॉग प्रवाह मीटर के साथ उच्च प्रवाह स्विच का उपयोग करना है। अवरोधक गैस जिस अंतिम घटक से गुजरती है, वह पैनल से बाहर निकलने और यांत्रिक सील से जुड़ने से पहले चेक वाल्व है। यह असामान्य प्रक्रिया गड़बड़ी की स्थिति में पंप किए गए तरल के पैनल में वापस जाने और उपकरण को नुकसान से बचाने के लिए आवश्यक है।
चेक वाल्व का प्रारंभिक दबाव कम होना चाहिए। यदि चयन गलत है, या यदि दोहरे दबाव वाले पंप की वायु सील में अवरोधक गैस प्रवाह कम है, तो यह देखा जा सकता है कि अवरोधक गैस प्रवाह में स्पंदन चेक वाल्व के खुलने और बंद होने के कारण होता है।
सामान्यतः, संयंत्र नाइट्रोजन का उपयोग अवरोधक गैस के रूप में किया जाता है क्योंकि यह आसानी से उपलब्ध होती है, अक्रिय होती है और पंप किए गए तरल में कोई प्रतिकूल रासायनिक प्रतिक्रिया नहीं करती है। यदि अक्रिय गैसें उपलब्ध नहीं हैं, जैसे कि आर्गन, तो उनका भी उपयोग किया जा सकता है। यदि आवश्यक परिरक्षण गैस का दबाव संयंत्र नाइट्रोजन के दबाव से अधिक है, तो एक प्रेशर बूस्टर दबाव बढ़ा सकता है और प्लान 74 पैनल इनलेट से जुड़े रिसीवर में उच्च दबाव वाली गैस को संग्रहित कर सकता है। बोतलबंद नाइट्रोजन का उपयोग आमतौर पर अनुशंसित नहीं किया जाता है क्योंकि इनमें खाली सिलेंडरों को भरे हुए सिलेंडरों से बार-बार बदलना पड़ता है। यदि सील की गुणवत्ता खराब हो जाती है, तो बोतल को जल्दी से खाली किया जा सकता है, जिससे पंप बंद हो जाता है और आगे की क्षति और यांत्रिक सील की विफलता को रोका जा सकता है।
लिक्विड बैरियर सिस्टम के विपरीत, प्लान 74 सपोर्ट सिस्टम को मैकेनिकल सील के निकट होने की आवश्यकता नहीं होती है। यहाँ एकमात्र सावधानी छोटे व्यास वाली ट्यूब के लंबे भाग से संबंधित है। उच्च प्रवाह के दौरान पाइप में प्लान 74 पैनल और सील के बीच दबाव में कमी आ सकती है (सील का क्षरण), जिससे सील के लिए उपलब्ध बैरियर दबाव कम हो जाता है। पाइप का आकार बढ़ाकर इस समस्या का समाधान किया जा सकता है। आमतौर पर, प्लान 74 पैनल को एक स्टैंड पर सुविधाजनक ऊंचाई पर लगाया जाता है ताकि वाल्वों को नियंत्रित किया जा सके और उपकरणों की रीडिंग ली जा सके। ब्रैकेट को पंप के निरीक्षण और रखरखाव में बाधा डाले बिना पंप बेस प्लेट पर या पंप के बगल में लगाया जा सकता है। प्लान 74 पैनल को मैकेनिकल सील से जोड़ने वाले पाइपों/पाइपों पर गिरने के खतरों से बचें।
दो मैकेनिकल सील वाले इंटर-बेयरिंग पंपों के लिए, जिनमें पंप के प्रत्येक सिरे पर एक सील होती है, एक ही पैनल का उपयोग करना और प्रत्येक मैकेनिकल सील के लिए अलग-अलग बैरियर गैस आउटलेट लगाना उचित नहीं है। इसके लिए बेहतर समाधान यह है कि प्रत्येक सील के लिए एक अलग प्लान 74 पैनल का उपयोग किया जाए, या दो आउटपुट वाला प्लान 74 पैनल इस्तेमाल किया जाए, जिसमें प्रत्येक आउटपुट में फ्लोमीटर और फ्लो स्विच का अपना सेट हो। ठंडी सर्दियों वाले क्षेत्रों में प्लान 74 पैनलों को सर्दियों में सुरक्षित रखना आवश्यक हो सकता है। ऐसा मुख्य रूप से पैनल के विद्युत उपकरणों की सुरक्षा के लिए किया जाता है, आमतौर पर पैनल को कैबिनेट में बंद करके और हीटिंग एलिमेंट लगाकर।
एक दिलचस्प बात यह है कि बैरियर गैस की आपूर्ति का तापमान कम होने पर बैरियर गैस का प्रवाह दर बढ़ जाता है। आमतौर पर इस पर ध्यान नहीं जाता, लेकिन ठंडी सर्दियों वाले स्थानों या गर्मियों और सर्दियों के तापमान में बड़े अंतर वाले स्थानों में यह स्पष्ट हो सकता है। कुछ मामलों में, गलत अलार्म से बचने के लिए उच्च प्रवाह अलार्म के सेट पॉइंट को समायोजित करना आवश्यक हो सकता है। प्लान 74 पैनलों को उपयोग में लाने से पहले पैनल एयर डक्ट और कनेक्टिंग पाइपों को पर्ज करना आवश्यक है। यह सबसे आसानी से मैकेनिकल सील कनेक्शन पर या उसके पास एक वेंट वाल्व लगाकर किया जा सकता है। यदि ब्लीड वाल्व उपलब्ध नहीं है, तो ट्यूब को मैकेनिकल सील से डिस्कनेक्ट करके और पर्ज करने के बाद उसे फिर से कनेक्ट करके सिस्टम को पर्ज किया जा सकता है।
प्लान 74 पैनलों को सीलों से जोड़ने और सभी कनेक्शनों में रिसाव की जांच करने के बाद, प्रेशर रेगुलेटर को एप्लिकेशन में निर्धारित दबाव पर समायोजित किया जा सकता है। पंप में प्रोसेस फ्लूइड भरने से पहले पैनल को मैकेनिकल सील को दबावयुक्त बैरियर गैस की आपूर्ति करनी होगी। पंप कमीशनिंग और वेंटिंग प्रक्रियाएं पूरी होने पर प्लान 74 सील और पैनल उपयोग के लिए तैयार हो जाते हैं।
फ़िल्टर एलिमेंट की जांच एक महीने के संचालन के बाद या यदि कोई संदूषण नहीं पाया जाता है तो हर छह महीने में की जानी चाहिए। फ़िल्टर बदलने का अंतराल आपूर्ति की जाने वाली गैस की शुद्धता पर निर्भर करेगा, लेकिन यह तीन साल से अधिक नहीं होना चाहिए।
नियमित निरीक्षण के दौरान बैरियर गैस दरों की जाँच और रिकॉर्डिंग की जानी चाहिए। यदि चेक वाल्व के खुलने और बंद होने के कारण बैरियर वायु प्रवाह में होने वाला स्पंदन उच्च प्रवाह अलार्म को ट्रिगर करने के लिए पर्याप्त है, तो गलत अलार्म से बचने के लिए इन अलार्म मानों को बढ़ाने की आवश्यकता हो सकती है।
पंप को निष्क्रिय करने की प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण चरण यह है कि शील्डिंग गैस को अलग करना और उसका दबाव कम करना अंतिम चरण होना चाहिए। सबसे पहले, पंप केसिंग को अलग करें और उसका दबाव कम करें। पंप के सुरक्षित स्थिति में आने के बाद, शील्डिंग गैस की आपूर्ति का दबाव बंद किया जा सकता है और प्लान 74 पैनल को मैकेनिकल सील से जोड़ने वाली पाइपिंग से गैस का दबाव हटाया जा सकता है। किसी भी रखरखाव कार्य को शुरू करने से पहले सिस्टम से सभी तरल पदार्थ निकाल दें।
प्लान 74 सपोर्ट सिस्टम के साथ संयुक्त ड्यूल प्रेशर पंप एयर सील ऑपरेटरों को शून्य-उत्सर्जन शाफ्ट सील समाधान, कम पूंजी निवेश (लिक्विड बैरियर सिस्टम वाली सील की तुलना में), कम जीवन चक्र लागत, छोटे सपोर्ट सिस्टम फुटप्रिंट और न्यूनतम सेवा आवश्यकताओं प्रदान करते हैं।
सर्वोत्तम कार्यप्रणाली के अनुसार स्थापित और संचालित किए जाने पर, यह रोकथाम समाधान दीर्घकालिक विश्वसनीयता प्रदान कर सकता है और घूर्णनशील उपकरणों की उपलब्धता बढ़ा सकता है।
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मार्क सैवेज जॉन क्रेन में प्रोडक्ट ग्रुप मैनेजर हैं। सैवेज ने ऑस्ट्रेलिया के सिडनी विश्वविद्यालय से इंजीनियरिंग में बैचलर ऑफ साइंस की डिग्री प्राप्त की है। अधिक जानकारी के लिए johncrane.com पर जाएं।