दो दबावयुक्त पंपों के साथ गैस-तंग समर्थन प्रणाली

कंप्रेसर एयर सील तकनीक से अनुकूलित डबल बूस्टर पंप एयर सील, शाफ्ट सील उद्योग में ज़्यादा प्रचलित हैं। ये सील पंप किए गए तरल को वायुमंडल में शून्य उत्सर्जन प्रदान करती हैं, पंप शाफ्ट पर कम घर्षण प्रतिरोध प्रदान करती हैं और एक सरल सपोर्ट सिस्टम के साथ काम करती हैं। ये लाभ समग्र समाधान जीवनचक्र लागत को कम करते हैं।
ये सील आंतरिक और बाहरी सीलिंग सतहों के बीच दबावयुक्त गैस के एक बाहरी स्रोत को स्थापित करके काम करती हैं। सीलिंग सतह की विशिष्ट स्थलाकृति अवरोधक गैस पर अतिरिक्त दबाव डालती है, जिससे सीलिंग सतह अलग हो जाती है और गैस फिल्म में तैरने लगती है। घर्षण हानि कम होती है क्योंकि सीलिंग सतहें अब एक-दूसरे को स्पर्श नहीं करतीं। अवरोधक गैस कम प्रवाह दर पर झिल्ली से होकर गुजरती है और रिसाव के रूप में अवरोधक गैस को अवशोषित कर लेती है, जिनमें से अधिकांश रिसाव बाहरी सील सतहों के माध्यम से वायुमंडल में फैल जाते हैं। अवशेष सील कक्ष में रिस जाते हैं और अंततः प्रक्रिया प्रवाह द्वारा बह जाते हैं।
सभी डबल हर्मेटिक सील्स के लिए मैकेनिकल सील असेंबली की आंतरिक और बाहरी सतहों के बीच एक दाबयुक्त द्रव (द्रव या गैस) की आवश्यकता होती है। इस द्रव को सील तक पहुँचाने के लिए एक सपोर्ट सिस्टम की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, एक द्रव स्नेहित दाब डबल सील में, अवरोधक द्रव जलाशय से मैकेनिकल सील के माध्यम से प्रवाहित होता है, जहाँ यह सील की सतहों को स्नेहित करता है, ऊष्मा अवशोषित करता है, और जलाशय में वापस लौटता है जहाँ इसे अवशोषित ऊष्मा को नष्ट करने की आवश्यकता होती है। ये द्रव दाब वाली दोहरी सील सपोर्ट सिस्टम जटिल होते हैं। प्रक्रिया के दाब और तापमान के साथ तापीय भार बढ़ता है और यदि ठीक से गणना और सेट नहीं किया गया तो विश्वसनीयता संबंधी समस्याएँ पैदा कर सकता है।
संपीड़ित वायु डबल सील सपोर्ट सिस्टम कम जगह घेरता है, शीतलन जल की आवश्यकता नहीं होती, और रखरखाव भी कम होता है। इसके अलावा, जब परिरक्षण गैस का एक विश्वसनीय स्रोत उपलब्ध हो, तो इसकी विश्वसनीयता प्रक्रिया के दबाव और तापमान से स्वतंत्र होती है।
बाजार में दोहरे दबाव पंप एयर सीलों के बढ़ते उपयोग के कारण, अमेरिकन पेट्रोलियम इंस्टीट्यूट (एपीआई) ने एपीआई 682 के दूसरे संस्करण के प्रकाशन के भाग के रूप में प्रोग्राम 74 को जोड़ा।
74 एक प्रोग्राम सपोर्ट सिस्टम आमतौर पर पैनल पर लगे गेज और वाल्वों का एक सेट होता है जो बैरियर गैस को शुद्ध करता है, डाउनस्ट्रीम दबाव को नियंत्रित करता है, और मैकेनिकल सील्स तक दबाव और गैस के प्रवाह को मापता है। प्लान 74 पैनल से बैरियर गैस के मार्ग का अनुसरण करते हुए, पहला तत्व चेक वाल्व होता है। यह फ़िल्टर तत्व प्रतिस्थापन या पंप रखरखाव के लिए बैरियर गैस आपूर्ति को सील से अलग करने की अनुमति देता है। इसके बाद बैरियर गैस 2 से 3 माइक्रोमीटर (µm) के कोलेसिंग फ़िल्टर से होकर गुज़रती है जो सील की सतह की स्थलाकृतिक विशेषताओं को नुकसान पहुँचाने वाले तरल पदार्थों और कणों को फँसा लेता है, जिससे सील की सतह पर एक गैस फिल्म बन जाती है। इसके बाद एक प्रेशर रेगुलेटर और एक मैनोमीटर होता है जो मैकेनिकल सील तक बैरियर गैस आपूर्ति का दबाव निर्धारित करता है।
दोहरे दाब पंप गैस सील के लिए आवश्यक है कि बैरियर गैस आपूर्ति दाब, सील कक्ष में अधिकतम दाब से ऊपर न्यूनतम विभेदक दाब के बराबर या उससे अधिक हो। यह न्यूनतम दाब गिरावट सील निर्माता और प्रकार के अनुसार भिन्न होती है, लेकिन आमतौर पर लगभग 30 पाउंड प्रति वर्ग इंच (psi) होती है। दाब स्विच का उपयोग बैरियर गैस आपूर्ति दाब में किसी भी समस्या का पता लगाने और दाब के न्यूनतम मान से नीचे जाने पर अलार्म बजाने के लिए किया जाता है।
सील का संचालन प्रवाह मीटर का उपयोग करके अवरोधक गैस प्रवाह द्वारा नियंत्रित होता है। यांत्रिक सील निर्माताओं द्वारा बताई गई सील गैस प्रवाह दरों से विचलन, कम सीलिंग प्रदर्शन का संकेत देता है। अवरोधक गैस प्रवाह में कमी पंप के घूमने या सील सतह पर तरल पदार्थ के स्थानांतरण (दूषित अवरोधक 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 बढ़ने 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 ठीक 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 कितना गैस रिसाव सहन कर सकता है।
पारंपरिक रूप से परिवर्तनशील गेज प्रवाहमापी का उपयोग किया जाता रहा है और निम्न एवं उच्च परास प्रवाहमापी का श्रेणीक्रम में जुड़ा होना असामान्य नहीं है। फिर उच्च परास प्रवाहमापी पर एक उच्च प्रवाह स्विच लगाया जा सकता है जो उच्च प्रवाह अलार्म देता है। परिवर्तनशील क्षेत्र प्रवाहमापी केवल निश्चित तापमानों और दाबों पर निश्चित गैसों के लिए ही अंशांकित किए जा सकते हैं। अन्य परिस्थितियों में, जैसे गर्मी और सर्दी के बीच तापमान में उतार-चढ़ाव, संचालन करते समय, प्रदर्शित प्रवाह दर को सटीक मान नहीं माना जा सकता, बल्कि यह वास्तविक मान के करीब होता है।
एपीआई 682 के चौथे संस्करण के प्रकाशन के साथ, प्रवाह और दाब मापन स्थानीय रीडिंग के साथ एनालॉग से डिजिटल में परिवर्तित हो गए हैं। डिजिटल फ्लोमीटर का उपयोग वेरिएबल एरिया फ्लोमीटर के रूप में किया जा सकता है, जो फ्लोट स्थिति को डिजिटल संकेतों में परिवर्तित करते हैं, या मास फ्लोमीटर, जो स्वचालित रूप से मास फ्लो को वॉल्यूम फ्लो में परिवर्तित करते हैं। मास फ्लो ट्रांसमीटरों की विशिष्ट विशेषता यह है कि वे ऐसे आउटपुट प्रदान करते हैं जो मानक वायुमंडलीय परिस्थितियों में सही प्रवाह प्रदान करने के लिए दाब और तापमान की क्षतिपूर्ति करते हैं। नुकसान यह है कि ये उपकरण वेरिएबल एरिया फ्लोमीटर की तुलना में अधिक महंगे होते हैं।
प्रवाह ट्रांसमीटर के उपयोग में समस्या यह है कि सामान्य संचालन के दौरान और उच्च प्रवाह अलार्म बिंदुओं पर अवरोधक गैस प्रवाह को मापने में सक्षम ट्रांसमीटर ढूँढना मुश्किल होता है। प्रवाह सेंसरों 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 जैसे-जैसे किसी विशेष प्रवाह ट्रांसड्यूसर मॉडल के लिए अधिकतम प्रवाह दर बढ़ती है, न्यूनतम प्रवाह दर भी बढ़ती जाती है।
एक समाधान दो ट्रांसमीटरों (एक निम्न आवृत्ति और एक उच्च आवृत्ति) का उपयोग करना है, लेकिन यह एक महंगा विकल्प है। दूसरी विधि सामान्य परिचालन प्रवाह सीमा के लिए एक प्रवाह संवेदक का उपयोग करना और एक उच्च श्रेणी के एनालॉग प्रवाह मीटर के साथ एक उच्च प्रवाह स्विच का उपयोग करना है। अवरोधक गैस जिस अंतिम घटक से होकर गुजरती है, वह चेक वाल्व है, इससे पहले कि अवरोधक गैस पैनल से निकलकर यांत्रिक सील से जुड़ जाए। यह पंप किए गए तरल के पैनल में वापस बहने और असामान्य प्रक्रिया व्यवधानों की स्थिति में उपकरण को होने वाले नुकसान को रोकने के लिए आवश्यक है।
चेक वाल्व का खुलने का दबाव कम होना चाहिए। यदि चयन गलत है, या दोहरे दबाव पंप की एयर सील में अवरोध गैस प्रवाह कम है, तो यह देखा जा सकता है कि अवरोध गैस प्रवाह स्पंदन चेक वाल्व के खुलने और फिर से बैठने के कारण होता है।
आमतौर पर, प्लांट नाइट्रोजन को अवरोधक गैस के रूप में उपयोग किया जाता है क्योंकि यह आसानी से उपलब्ध, निष्क्रिय होती है और पंप किए गए द्रव में कोई प्रतिकूल रासायनिक प्रतिक्रिया नहीं करती है। आर्गन जैसी अनुपलब्ध निष्क्रिय गैसों का भी उपयोग किया जा सकता है। ऐसे मामलों में जहाँ आवश्यक परिरक्षण गैस का दबाव प्लांट नाइट्रोजन के दबाव से अधिक हो, एक प्रेशर बूस्टर दबाव बढ़ा सकता है और उच्च दबाव वाली गैस को प्लान 74 पैनल इनलेट से जुड़े एक रिसीवर में संग्रहीत कर सकता है। बोतलबंद नाइट्रोजन की बोतलों की आमतौर पर अनुशंसा नहीं की जाती है क्योंकि इनमें खाली सिलेंडरों को लगातार भरे हुए सिलेंडरों से 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 ताकि यांत्रिक सील को और अधिक नुकसान और विफलता से बचाया जा सके।
द्रव अवरोधक प्रणालियों के विपरीत, प्लान 74 सहायक प्रणालियों को यांत्रिक सीलों के निकट होने की आवश्यकता नहीं होती है। यहाँ एकमात्र कमी छोटे व्यास वाली नली का लम्बा भाग है। उच्च प्रवाह (सील क्षरण) के दौरान पाइप में प्लान 74 पैनल और सील के बीच दबाव में कमी आ सकती है, जिससे सील को उपलब्ध अवरोधक दबाव कम हो जाता है। पाइप का आकार बढ़ाने से इस समस्या का समाधान हो सकता है। आमतौर पर, प्लान 74 पैनल वाल्वों को नियंत्रित करने और उपकरणों की रीडिंग पढ़ने के लिए सुविधाजनक ऊँचाई पर एक स्टैंड पर लगाए जाते हैं। ब्रैकेट को पंप बेस प्लेट पर या पंप के बगल में पंप निरीक्षण और रखरखाव में बाधा डाले बिना लगाया जा सकता है। प्लान 74 पैनलों को यांत्रिक सीलों से जोड़ने वाले पाइपों/पाइपों पर फिसलने के खतरों से बचें।
पंप के प्रत्येक सिरे पर दो मैकेनिकल सील वाले इंटर-बेयरिंग पंपों के लिए, प्रत्येक मैकेनिकल सील के लिए एक पैनल और अलग बैरियर गैस आउटलेट का उपयोग करने की अनुशंसा नहीं की जाती है। अनुशंसित समाधान यह है कि प्रत्येक सील के लिए एक अलग प्लान 74 पैनल, या दो आउटपुट वाले प्लान 74 पैनल का उपयोग करें, जिनमें से प्रत्येक में फ्लोमीटर और फ्लो स्विच का अपना सेट हो। ठंडी सर्दियों वाले क्षेत्रों में प्लान 74 पैनलों को ओवरविन्टर करना आवश्यक हो सकता है। यह मुख्य रूप से पैनल के विद्युत उपकरणों की सुरक्षा के लिए किया जाता है, आमतौर पर पैनल को कैबिनेट में बंद करके और हीटिंग तत्व जोड़कर।
एक दिलचस्प बात यह है कि बैरियर गैस की आपूर्ति का तापमान घटने के साथ बैरियर गैस का प्रवाह दर बढ़ जाता है। यह आमतौर पर किसी का ध्यान नहीं जाता, लेकिन ठंडी सर्दियों या गर्मियों और सर्दियों के बीच तापमान के बड़े अंतर वाले स्थानों पर यह ध्यान देने योग्य हो सकता है। कुछ मामलों में, झूठे अलार्म को रोकने के लिए उच्च प्रवाह अलार्म सेट पॉइंट को समायोजित करना आवश्यक हो सकता है। प्लान 74 पैनलों को सेवा में लगाने से पहले पैनल एयर डक्ट और कनेक्टिंग पाइप/पाइपों को शुद्ध किया जाना चाहिए। यह सबसे आसानी से मैकेनिकल सील कनेक्शन पर या उसके पास एक वेंट वाल्व लगाकर प्राप्त किया जा सकता है। यदि ब्लीड वाल्व उपलब्ध नहीं है, तो ट्यूब/ट्यूब को मैकेनिकल सील से डिस्कनेक्ट करके और शुद्ध करने के बाद उसे फिर से जोड़कर सिस्टम को शुद्ध किया जा सकता है।
प्लान 74 पैनलों को सील से जोड़ने और सभी कनेक्शनों में लीक की जाँच करने के बाद, प्रेशर रेगुलेटर को अब अनुप्रयोग में निर्धारित दबाव पर समायोजित किया जा सकता है। पंप को प्रोसेस फ्लुइड से भरने से पहले पैनल को मैकेनिकल सील को दबावयुक्त बैरियर गैस की आपूर्ति करनी होगी। पंप चालू होने और वेंटिंग प्रक्रिया पूरी होने पर प्लान 74 सील और पैनल चालू होने के लिए तैयार हैं।
फ़िल्टर तत्व का निरीक्षण संचालन के एक महीने बाद या यदि कोई संदूषण न पाया जाए तो हर छह महीने में किया जाना चाहिए। फ़िल्टर बदलने का अंतराल आपूर्ति की गई गैस की शुद्धता पर निर्भर करेगा, लेकिन तीन साल से अधिक नहीं होना चाहिए।
नियमित निरीक्षणों के दौरान बैरियर गैस दरों की जाँच और रिकॉर्डिंग की जानी चाहिए। यदि चेक वाल्व के खुलने और बंद होने से उत्पन्न बैरियर वायु प्रवाह स्पंदन इतना अधिक है कि उच्च प्रवाह अलार्म चालू हो जाए, तो झूठे अलार्म से बचने के लिए इन अलार्म मानों को बढ़ाने की आवश्यकता हो सकती है।
डीकमीशनिंग में एक महत्वपूर्ण कदम यह है कि शील्डिंग गैस को अलग करना और उसका दबाव कम करना अंतिम चरण होना चाहिए। सबसे पहले, पंप आवरण को अलग करें और उसका दबाव कम करें। पंप के सुरक्षित स्थिति में आने के बाद, शील्डिंग गैस आपूर्ति दबाव को बंद किया जा सकता है और प्लान 74 पैनल को मैकेनिकल सील से जोड़ने वाली पाइपिंग से गैस का दबाव हटाया जा सकता है। कोई भी रखरखाव कार्य शुरू करने से पहले सिस्टम से सारा तरल पदार्थ निकाल दें।
प्लान 74 सपोर्ट सिस्टम के साथ संयुक्त दोहरे दबाव पंप एयर सील, ऑपरेटरों को शून्य-उत्सर्जन शाफ्ट सील समाधान, कम पूंजी निवेश (तरल अवरोधक प्रणालियों वाले सील की तुलना में), कम जीवन चक्र लागत, छोटे सपोर्ट सिस्टम फुटप्रिंट और न्यूनतम सेवा आवश्यकताएं प्रदान करते हैं।
सर्वोत्तम अभ्यास के अनुसार स्थापित और संचालित किए जाने पर, यह रोकथाम समाधान दीर्घकालिक विश्वसनीयता प्रदान कर सकता है और घूर्णन उपकरणों की उपलब्धता बढ़ा सकता है।
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मार्क सैवेज, जॉन क्रेन में उत्पाद समूह प्रबंधक हैं। सैवेज ने ऑस्ट्रेलिया के सिडनी विश्वविद्यालय से इंजीनियरिंग में विज्ञान स्नातक की उपाधि प्राप्त की है। अधिक जानकारी के लिए johncrane.com पर जाएँ।