Bu makale, maliyetleri azaltmayı ve mekanik salmastra verimliliğini artırmayı amaçlayan tesis bakımındaki teknolojik ilerlemeleri tartışmaktadır. Sürtünmeyi ve aşınmayı azaltan, sıvı bariyerler yerine inert gaz kullanan oluklu temassız mekanik uç yüzey sızdırmazlığı gibi yenilikleri vurgulamaktadır. Kendiliğinden yağlama özelliklerine sahip silikon karbür ve elmas kaplı sızdırmazlık yüzeyleri gibi yeni malzemeler dayanıklılığı ve performansı artırır. EN 12756 ve API 682 aracılığıyla standardizasyon, değiştirilebilirliği ve maliyet azaltımını sağlar. Bu ilerlemeler, özellikle petrol ve gaz, petrokimya ve ilaç gibi kritik uygulamalarda sızdırmazlık güvenilirliğini, enerji tasarrufunu ve hizmet ömrünü önemli ölçüde iyileştirir.
Tesis bakımında maliyetleri azaltabilir. Bunu başarmak için iki önemli faktör vardır:
Teknolojik gelişme
Bir mekanik salmastra, dönen bir bileşen (dinamik halka) ve sabit bir bileşenden (statik halka) oluşur. Hareketli halka genellikle ekipmanın dönen kısmına (örneğin mil) bağlanırken, sabit halka makinenin sabit kısmına (örneğin döner pompanın dolgu kutusu) bağlanır. Etkili bir sızdırmazlık performansını sağlamak için sızdırmazlık yüzeyinin tamamen düz olması ve yüzey pürüzlülüğünün son derece düşük olması gerekir. Hassas bir şekilde eşleştirilmiş dinamik ve statik halkalar sıkıca oturabilir, işlem sıvılarının sızmasını etkili bir şekilde önler.
İki sızdırmazlık yüzeyi arasındaki etkileşim, mekanik salmastranın hidrolik denge durumunu belirler. Normal çalışma koşulları altında, oluşan sıvı filmi, sızdırmazlık sıvısının basıncıyla üretilen açma ve kapama kuvvetleri arasında hidrolik denge sağlayabilir, böylece fiziksel sızıntıyı sınırlayabilir. API 682 standardı, doğru boyut parametrelerinin nasıl hesaplanacağı konusunda ayrıntılı rehberlik ve spesifikasyonlar sağlar.
Bununla birlikte, işletim sırasında, sızdırmazlık halkası mekanik ve termal gerilmeler nedeniyle deforme olabilir, bu da mekanik salmastranın performansını etkileyebilir. Bu deformasyon, orijinal hidrolik dengeyi bozacak, sızdırmazlık yüzeyleri arasındaki sıvı filmin kararsız hale gelmesine ve aşırı sızıntıya yol açacaktır.
Bu nedenle mühendisler, özellikle kritik uygulama koşullarında sürtünmeyi azaltmak için yeni teknolojik yöntemler keşfetmeye devam etmektedir ve yeni malzemelerin geliştirilmesine ve yeni sızdırmazlık teknolojilerinin uygulanmasına özel bir odaklanma vardır. Bu yenilikler, modern üretim süreçlerinde sızdırmazlık verimliliğini ve güvenilirliğini önemli ölçüde artırmıştır.
Temassız teknoloji - oluklu kayar uç yüzey
Temassız mekanik uç yüzey sızdırmazlık sistemi, bir hareketli halka ve bir sabit halkadan oluşur. Hareketli halkanın uç yüzeyi, iki uç yüzey arasında akışkan dinamik etkiler oluşturabilen belirli bir geometrik şekle (örneğin spiral veya basamaklı) sahip olacak şekilde özel olarak işlenmiştir, böylece aralarında kararlı bir küçük boşluk oluşur (Şekil 1'e bakın). Bu tasarım, akışkan dinamik kaldırma prensibini kullanarak sızdırmazlık yüzeyinin doğrudan temas olmadan etkili bir sızdırmazlık durumunu sürdürmesini sağlar.
Geleneksel temas salmastralarının aksine, bu temassız tasarım sıvı bariyerlere ve bunlarla ilgili destek sistemlerine dayanmaz. Aksine, sızdırmazlık etkisini sızdırmazlık arayüzüne inert gaz sağlayarak elde eder. İnert gazların seçimi genellikle kimyasal kararlılıklarına ve sızdırılan ortamla reaksiyonları önlemek için çalışma ortamına uyumlarına dayanır. Ayrıca, inert gazın basıncı ve akış hızı, sızdırmazlık performansının kararlılığını ve güvenilirliğini sağlamak için basit bir kontrol paneli aracılığıyla hassas bir şekilde kontrol edilebilir.
Sürtünme katsayısının ve salmastra aşınmasının neredeyse sıfıra indirilmesi nedeniyle, bu çözüm, özellikle sıfır emisyon gerektiren petrol ve gaz, petrokimya ve ilaç endüstrilerinde önemli enerji tasarrufu gerektiren uygulamalar için çok uygundur.
Yeni nesil malzemeler
Kendiliğinden yağlama özelliklerine sahip silikon karbür malzemeler mekanik salmastralarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Hareketli parçaların eşleştirilmesinde, sürtünmeyi mümkün olduğunca minimize etmek için genellikle farklı sertlikte malzemeler kullanılır. Sızdırmazlık halkası kombinasyonunun seçimi özellikle önemlidir, bunlar arasında en yaygın kullanılan kombinasyon karbon halka ve silikon karbür halkadır (Şekil 2'ye bakın, yaygın yüzey kombinasyonları için basınç x çevrim hızı PxV katsayısı). Bu kombinasyon, mükemmel termal iletkenlik ve kimyasal dirence sahip olmasının yanı sıra, sıvıdaki aşındırıcı parçacıkların neden olduğu aşınmaya karşı da etkili bir şekilde direnç gösterir.
Grafit halkalar ve silikon karbür halkalar çeşitli nedenlerle deforme olduğunda, mükemmel karşılıklı uyum sergileyerek iyi bir sızdırmazlık performansını sürdürürler. Ancak, çalışma basıncının çok yüksek olduğu veya sıvının büyük miktarda kir içerdiği durumlarda, sızdırmazlık etkisini sağlamak için iki yüksek sertlikte halka kullanılmalıdır. Bu malzemeler yüksek sürtünme katsayısına sahip olsalar da, bu durum dönüş sırasında daha fazla ısı üretilmesine neden olabilir, bu da sıvı film buharlaşmasına, kuru çalışmaya, halka deformasyonuna veya kırılmasına ve yardımcı contaların performansını etkilemesine yol açabilir.
Kısa bir süre önce geliştirilen bir üretim süreci, sinterlenmiş silisyum karbür matrisine daldırma yöntemiyle kendiliğinden yağlanan malzeme parçacıkları eklemeyi içerir (silisyum karbür daldırma yöntemi). Bu yöntemle üretilen sabit ve döner halkalar, son derece yüksek performans sınırlarına ulaşabilir. Özellikle, bu malzemeyi kullanan mekanik sızdırmazlık elemanları, emilen tork değerini sınırlayabilir, sürtünme ve ısı üretimini önemli ölçüde azaltır. Bu, sadece sızdırmazlık bileşenlerinin dayanıklılığını ve güvenilirliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda hizmet ömrünü uzatır, özellikle aşırı çalışma koşulları altında uygulamalar için uygundur.
Elmas kaplamalı sızdırmazlık yüzeyi
Silisyum karbür halkalar, tribolojik özelliklerini ve kimyasal uyumluluğunu artırmak için genellikle kimyasal buhar biriktirme (CVD) süreciyle ince bir elmas kaplama tabakası ile kaplanır. Güç santrallerinde ve petrol ve petrokimya tesislerinde sıcak su uygulamalarında, sıvı gazlar buharlaşmaya eğilimlidir, bu da yağlama performansının kaybına yol açar, oysa elmas kaplamalar sızdırmazlık elemanlarının aşınma direncini ve korozyon direncini önemli ölçüde artırabilir.
Farmasötik endüstride, geleneksel sızdırmazlık elemanları, kontaminasyondan kaçınma gerekliliği nedeniyle genellikle katı gereksinimleri karşılayamazken, elmas kaplamalı sızdırmazlık elemanları mükemmel kimyasal inertlik ve saflık sergiler, bu yüksek standart gereksinimlerini tam olarak karşılar.
Ayrıca, elmas kaplamalı halkalar kullanan mekanik sızdırmazlık elemanları, çift sızdırmazlık ve temassız sızdırmazlık koşullarında kısa süreli kuru çalışma koşullarına dayanabilir, bu da uygulama alanlarını daha da genişletir.
Mühendislik makineleri sızdırmazlık elemanları
Tasarım aşamasında, sızdırmazlık halkasının kesit alanında tutarlılığı sağlamak büyük bir zorluktur (bkz. Şekil 3). Bu tutarlılık, sızdırmazlık halkasının sürüş kararlılığını sağlamak ve tersine dönmeyi önlemek için çok önemlidir. Bu tür bir sızdırmazlık elemanı, şu anda kazan besleme pompaları, boru hatları, su enjeksiyon sistemleri, çok fazlı pompalar ve 100 bar'ı aşan çalışma basınçlarına sahip diğer yüksek basınçlı uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Sızdırmazlık halkasının boyutunu ve şeklini doğru bir şekilde kontrol etmek, sadece sızdırmazlık performansını korumaya yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda aşınmayı etkili bir şekilde azaltır ve hizmet ömrünü uzatır.
Standardizasyon ve değiştirilebilirlik
Mekanik sızdırmazlık elemanı bileşenleri, diğer endüstriyel aksesuarlar gibi, montaj boyutlarını belirten bir referans standardına sahiptir, bu da diğer üreticiler tarafından üretilen sızdırmazlık elemanlarının değiştirilmesi için kullanılmasına olanak tanır. Bu, son kullanıcılar için hizmet kalitesini artırmakla kalmaz, aynı zamanda fabrika işletme maliyetlerini de azaltır.
EN 12756 standardı
EN 12756 standardı, döner ve sabit bileşenleri kaplayan flanşlar ve kovanlar hariç, bileşen olarak kullanıldığında tek mekanik sızdırmazlık elemanları ve çift mekanik sızdırmazlık elemanları için ana montaj boyutlarını belirtir. Savaş sonrası dönemin başlarında, ilk mekanik sızdırmazlık elemanları Amerika Birleşik Devletleri'nden Avrupa'ya tanıtıldı ve ölçü birimi inç olarak kullanıldı.
DIN 24960 standardı daha sonra EN 12756 standardına evrildi ve ISO standartlarına göre pompa üreten üreticilere önemli faydalar sağladı, özellikle de artık standart dışı ürünler sunan sızdırmazlık tedarikçileriyle sınırlı olmayan son kullanıcılar için. Bu nedenle, sızdırmazlık elemanlarının fiyatı ve bunlarla ilgili bakım maliyetleri önemli ölçüde azaldı.
API standartları
Petrol ve gaz ekipmanlarındaki pompalar genellikle API 610 standartlarına göre üretilirken, mekanik sızdırmazlık elemanları genellikle API 682 standartlarına göre üretilir. Bu standarda göre, sızdırmazlık elemanları, kurulumun basitleştirilmesi ve teslimattan önce test edilmesine olanak tanımak için flanşlar ve burçlarla donatılmış silindirik bileşenler şeklinde sağlanmalıdır. API standardı, piyasadaki farklı API pompalarının dolgu kutusu özelliklerine göre mekanik sızdırmazlık elemanlarının boyutunu belirlemek için önerilerde bulunur.
Bu standardizasyon sadece teknik olarak mümkün değil, aynı zamanda dolgu kutusu içindeki bileşenlerin genel boyutlarını da standartlaştırabilir, böylece orta ölçekli seri üretim gerçekleştirilebilir ve üretim ve depo yönetim maliyetleri azaltılabilir.
Önemli olan, bu standardizasyon, son kullanıcıların farklı 'nitelikli mekanik sızdırmazlık elemanı üreticilerini' seçmelerine olanak tanır, böylece değiştirilebilirlik sorunlarını ortadan kaldırır. Bu yöntemle, kullanıcılar uygun sızdırmazlık elemanlarını esnek bir şekilde seçebilir ve uyumsuz sızdırmazlık elemanlarının neden olduğu kesinti ve bakım maliyetlerini azaltarak sorunsuz bir şekilde değiştirilmesini sağlayabilir.
