لماذا لا تزال الأختام الميكانيكية هي الخيار المفضل في الصناعات التحويلية؟

لقد تغيرت التحديات التي تواجه الصناعات التحويلية على الرغم من استمرارها في ضخ السوائل، بعضها خطير أو سام. لا تزال السلامة والموثوقية ذات أهمية قصوى. ومع ذلك، يقوم المشغلون بزيادة السرعات والضغوط ومعدلات التدفق وحتى شدة خصائص السائل (درجة الحرارة والتركيز واللزوجة وما إلى ذلك) أثناء معالجة العديد من العمليات المجمعة. بالنسبة لمشغلي مصافي النفط ومرافق معالجة الغاز ومصانع البتروكيماويات والكيماويات، تعني السلامة التحكم ومنع فقدان السوائل التي يتم ضخها أو التعرض لها. الموثوقية تعني المضخات التي تعمل بكفاءة واقتصادية، مع الحاجة إلى صيانة أقل.
يضمن الختم الميكانيكي المصمم بشكل صحيح لمشغل المضخة أداءً طويل الأمد وآمنًا وموثوقًا للمضخة باستخدام تقنية مجربة. من بين القطع المتعددة للمعدات الدوارة وعدد لا يحصى من المكونات، ثبت أن موانع التسرب الميكانيكية تعمل بشكل موثوق في معظم أنواع ظروف التشغيل.

المضخات والأختام - مناسبة تمامًا
من الصعب تصديق أن ما يقرب من 30 عامًا قد مرت منذ الترويج الشامل لتكنولوجيا المضخات غير المانعة للتسرب في صناعة المعالجة. تم الترويج للتكنولوجيا الجديدة كحل لجميع المشكلات والقيود الملحوظة للأختام الميكانيكية. واقترح البعض أن هذا البديل من شأنه أن يلغي استخدام الأختام الميكانيكية تماما.
ومع ذلك، بعد فترة وجيزة من هذا الترويج، علم المستخدمون النهائيون أن الأختام الميكانيكية يمكن أن تلبي أو تتجاوز متطلبات التسرب والاحتواء المنصوص عليها في القانون. علاوة على ذلك، دعم مصنعو المضخات هذه التقنية من خلال توفير غرف ختم محدثة لتحل محل "صناديق الحشو" القديمة لتعبئة الضغط.
تم تصميم غرف الختم اليوم خصيصًا للأختام الميكانيكية، مما يسمح باستخدام تقنية أكثر قوة في منصة الخرطوشة، مما يوفر سهولة التركيب وإنشاء بيئة تسمح للأختام بالعمل بكامل إمكاناتها.

تطورات التصميم
وفي منتصف الثمانينيات، أجبرت اللوائح البيئية الجديدة الصناعة ليس فقط على النظر في الاحتواء والانبعاثات، ولكن أيضًا في موثوقية المعدات. كان متوسط ​​الوقت بين الإصلاح (MTBR) للأختام الميكانيكية في مصنع كيميائي حوالي 12 شهرًا. اليوم، يبلغ متوسط ​​MTBR 30 شهرًا. في الوقت الحالي، تتمتع صناعة النفط، التي تخضع لبعض مستويات الانبعاثات الأكثر صرامة، بمتوسط ​​MTBR يزيد عن 60 شهرًا.
حافظت الأختام الميكانيكية على سمعتها من خلال إظهار القدرة على تلبية متطلبات أفضل تكنولوجيا التحكم المتاحة (BACT) وحتى تجاوزها. علاوة على ذلك، فقد فعلوا ذلك مع الحفاظ على التكنولوجيا الاقتصادية والفعالة في استخدام الطاقة المتاحة لتلبية اللوائح المتعلقة بالانبعاثات والبيئة.
تسمح برامج الكمبيوتر بنمذجة الأختام ووضع نماذج أولية لها قبل التصنيع للتأكد من كيفية تعاملها مع ظروف تشغيل محددة قبل تثبيتها في الميدان. لقد تطورت قدرات تصميم تصنيع الختم وتقنية مواد وجه الختم إلى درجة أنه يمكن تطويرها لتناسب تطبيق العملية.
تسمح برامج وتقنيات النمذجة الحاسوبية اليوم باستخدام مراجعة التصميم ثلاثي الأبعاد، وتحليل العناصر المحدودة (FEA)، وديناميكيات الموائع الحسابية (CFD)، وتحليل الأجسام الصلبة، وبرامج التشخيص بالتصوير الحراري التي لم تكن متاحة بسهولة في الماضي أو كانت مكلفة للغاية. للاستخدام المتكرر مع الصياغة ثنائية الأبعاد السابقة. وقد أضافت هذه التطورات في تقنيات النمذجة إلى موثوقية تصميم الأختام الميكانيكية.
لقد قادت هذه البرامج والتقنيات الطريق إلى تصميم أختام الخرطوشة القياسية بمكونات أكثر قوة. وشملت هذه إزالة النوابض والحلقات الدائرية الديناميكية من سائل العملية وجعل تقنية الجزء الثابت المرنة هي التصميم المفضل.

القدرة على اختبار التصميم المخصص
لقد ساهم إدخال أختام الخرطوشة القياسية بشكل كبير في زيادة موثوقية نظام الختم من خلال متانتها وسهولة تركيبها. تتيح هذه المتانة نطاقًا أوسع من ظروف التطبيق مع أداء موثوق.
بالإضافة إلى ذلك، فإن التصميم والتصنيع الأكثر سرعة لأنظمة الختم المصممة خصيصًا قد أتاح "الضبط الدقيق" لمتطلبات تشغيل المضخة المتنوعة. يمكن تقديم التخصيص إما من خلال التغييرات في الختم نفسه أو، بسهولة أكبر، من خلال مكونات النظام المساعدة مثل خطة الأنابيب. تعد القدرة على التحكم في بيئة الختم في ظل ظروف تشغيل مختلفة عن طريق نظام الدعم أو خطط الأنابيب هي الأكثر أهمية لأداء الختم والموثوقية.
حدث أيضًا تطور طبيعي يتمثل في مضخات مصممة خصيصًا، مع ختم ميكانيكي مخصص مناسب. اليوم، يمكن تصميم الختم الميكانيكي واختباره بسرعة لأي نوع من ظروف العملية أو خصائص المضخة. يمكن تصميم وجوه الختم ومعلمات الأبعاد لغرفة الختم وكيفية تركيب الختم في غرفة الختم وتصنيعها لتناسب مخصصًا لمجموعة واسعة من التطبيقات. أدى تحديث المعايير مثل المعيار 682 لمعهد البترول الأمريكي (API) أيضًا إلى زيادة موثوقية الختم من خلال المتطلبات التي تتحقق من صحة تصميم الختم والمواد والوظائف.

ملاءمة مخصصة
تكافح صناعة الختم مع تحويل تكنولوجيا الختم إلى سلعة يوميًا. يعتقد الكثير من المشترين أن "الختم هو الختم هو الختم". يمكن للمضخات القياسية في كثير من الأحيان استخدام نفس الختم الأساسي. ومع ذلك، عند التثبيت والتطبيق على ظروف عملية محددة، غالبًا ما يتم تنفيذ نوع من التخصيص في نظام الختم للحصول على الموثوقية المطلوبة في ظل مجموعة محددة من ظروف التشغيل والعملية الكيميائية.
حتى مع نفس تصميم الخرطوشة القياسي، توجد مجموعة واسعة من إمكانات التخصيص بدءًا من مجموعة مختارة من مكونات المواد وحتى خطة الأنابيب المستخدمة. يعد التوجيه بشأن اختيار مكونات نظام الختم من قبل الشركة المصنعة للختم أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق مستوى الأداء والموثوقية الشاملة المطلوبة. يمكن أن يسمح هذا النوع من التخصيص للأختام الميكانيكية بتمديد الاستخدام العادي لمدة تصل إلى 30 إلى 60 شهرًا من MTBR بدلاً من 24 شهرًا.
مع هذا النهج، يمكن ضمان حصول المستخدمين النهائيين على نظام مانع للتسرب مصمم لتطبيقهم وشكلهم ووظيفتهم المحددة. توفر الإمكانية للمستخدم النهائي المعرفة المطلوبة حول تشغيل المضخة قبل تركيبها. ليس من الضروري التخمين فيما يتعلق بكيفية عمل المضخة أو ما إذا كان يمكنها التعامل مع التطبيق.

تصميم موثوق
في حين أن معظم مشغلي العمليات يقومون بنفس الوظائف، فإن التطبيقات ليست هي نفسها. تتم العمليات بسرعات مختلفة، ودرجات حرارة مختلفة، ولزوجة مختلفة، مع إجراءات تشغيل مختلفة وتكوينات مختلفة للمضخة.
على مر السنين، قدمت صناعة الختم الميكانيكي ابتكارات مهمة أدت إلى تقليل حساسية السدادات لظروف التشغيل المختلفة وأدت إلى زيادة الموثوقية. وهذا يعني أنه إذا كان المستخدم النهائي يفتقر إلى أدوات المراقبة لتوفير تحذيرات بشأن الاهتزاز ودرجة الحرارة والمحامل وأحمال المحرك، فإن الأختام اليوم، في معظم الحالات، ستظل تؤدي وظائفها الأساسية.

خاتمة
ومن خلال هندسة الموثوقية وتحسينات المواد والتصميم بمساعدة الكمبيوتر وتقنيات التصنيع المتقدمة، تستمر الأختام الميكانيكية في إثبات قيمتها وموثوقيتها. على الرغم من تغير الانبعاثات والتحكم في الاحتواء، وحدود السلامة والتعرض، ظلت الأختام في صدارة المتطلبات الصعبة. ولهذا السبب لا تزال الأختام الميكانيكية هي الخيار المفضل في الصناعات التحويلية.