چرا آب‌بندهای مکانیکی هنوز هم انتخاب ارجح در صنایع فرآیندی هستند؟

چالش‌های پیش روی صنایع فرآیندی تغییر کرده است، اگرچه آنها همچنان به پمپاژ سیالات، برخی خطرناک یا سمی، ادامه می‌دهند. ایمنی و قابلیت اطمینان هنوز از اهمیت بالایی برخوردارند. با این حال، اپراتورها سرعت، فشار، نرخ جریان و حتی شدت ویژگی‌های سیال (دما، غلظت، ویسکوزیته و غیره) را در حین پردازش بسیاری از عملیات دسته‌ای افزایش می‌دهند. برای اپراتورهای پالایشگاه‌های نفت، تأسیسات فرآوری گاز و کارخانه‌های پتروشیمی و شیمیایی، ایمنی به معنای کنترل و جلوگیری از هدر رفتن یا قرار گرفتن در معرض سیالات پمپ شده است. قابلیت اطمینان به معنای پمپ‌هایی است که به طور کارآمد و اقتصادی کار می‌کنند و به نگهداری کمتری نیاز دارند.
یک آب‌بند مکانیکی با طراحی مناسب، عملکرد طولانی مدت، ایمن و قابل اعتماد پمپ را با فناوری اثبات شده برای اپراتور پمپ تضمین می‌کند. در میان قطعات متعدد تجهیزات دوار و اجزای بی‌شماری، آب‌بندهای مکانیکی در اکثر شرایط عملیاتی عملکرد قابل اعتمادی از خود نشان می‌دهند.

پمپ‌ها و درزگیرها - مناسب برای همه
باورش سخت است که تقریباً 30 سال از ترویج گسترده فناوری پمپ‌های بدون آب‌بند در صنعت فرآیند می‌گذرد. ​​این فناوری جدید به عنوان راه حلی برای تمام مشکلات و محدودیت‌های درک شده آب‌بندهای مکانیکی تبلیغ می‌شد. برخی اظهار داشتند که این جایگزین، استفاده از آب‌بندهای مکانیکی را به طور کامل از بین می‌برد.
با این حال، مدت کوتاهی پس از این تبلیغ، کاربران نهایی متوجه شدند که آب‌بندهای مکانیکی می‌توانند الزامات قانونی نشت و مهار را برآورده کنند یا از آن فراتر روند. علاوه بر این، تولیدکنندگان پمپ با ارائه محفظه‌های آب‌بندی به‌روز شده برای جایگزینی «جعبه‌های پرکننده» بسته‌بندی فشرده قدیمی، از این فناوری پشتیبانی کردند.
محفظه‌های آب‌بندی امروزی به‌طور خاص برای آب‌بندهای مکانیکی طراحی شده‌اند که امکان استفاده از فناوری قوی‌تر را در پلتفرم کارتریجی فراهم می‌کنند، نصب آسان‌تری را فراهم می‌کنند و محیطی را ایجاد می‌کنند که به آب‌بندها اجازه می‌دهد تا با تمام پتانسیل خود عمل کنند.

پیشرفت‌های طراحی
در اواسط دهه ۱۹۸۰، مقررات جدید زیست‌محیطی، صنعت را مجبور کرد که نه تنها به مهار و انتشار گازهای گلخانه‌ای توجه کند، بلکه به قابلیت اطمینان تجهیزات نیز توجه کند. میانگین زمان متوسط ​​بین تعمیرات (MTBR) برای آب‌بندهای مکانیکی در یک کارخانه شیمیایی تقریباً ۱۲ ماه بود. امروزه، میانگین MTBR 30 ماه است. در حال حاضر، صنعت نفت، که تحت برخی از سختگیرانه‌ترین سطوح انتشار گازهای گلخانه‌ای قرار دارد، میانگین MTBR بیش از ۶۰ ماه دارد.
آب‌بندهای مکانیکی با نشان دادن توانایی خود در برآورده کردن و حتی فراتر رفتن از الزامات بهترین فناوری کنترل موجود (BACT) شهرت خود را حفظ کردند. علاوه بر این، آنها این کار را در حالی انجام دادند که یک فناوری مقرون به صرفه و با انرژی کارآمد برای برآورده کردن مقررات انتشار و محیط زیست در دسترس بودند.
برنامه‌های کامپیوتری اجازه می‌دهند که آب‌بندها قبل از تولید، مدل‌سازی و نمونه‌سازی شوند تا تأیید شود که چگونه می‌توانند شرایط عملیاتی خاص را قبل از نصب در محل، مدیریت کنند. قابلیت‌های طراحی تولید آب‌بند و فناوری مواد سطح آب‌بند تا حدی پیشرفت کرده است که می‌توان آنها را برای تطبیق یک به یک با یک کاربرد فرآیندی توسعه داد.
برنامه‌های مدل‌سازی کامپیوتری و فناوری امروزی امکان استفاده از بررسی طراحی سه‌بعدی، تحلیل المان محدود (FEA)، دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، تحلیل جسم صلب و برنامه‌های تشخیصی تصویربرداری حرارتی را فراهم می‌کنند که در گذشته به راحتی در دسترس نبودند یا برای استفاده مکرر با نقشه‌های دوبعدی اولیه بسیار پرهزینه بودند. این پیشرفت‌ها در تکنیک‌های مدل‌سازی به قابلیت اطمینان طراحی آب‌بندهای مکانیکی افزوده است.
این برنامه‌ها و فناوری‌ها، راه را برای طراحی آب‌بندهای کارتریجی استاندارد با اجزای بسیار مستحکم‌تر هموار کرده‌اند. این موارد شامل حذف فنرها و اورینگ‌های دینامیکی از سیال فرآیند و تبدیل فناوری استاتور انعطاف‌پذیر به طرح برگزیده است.

قابلیت تست طراحی سفارشی
معرفی آب‌بندهای کارتریجی استاندارد از طریق استحکام و سهولت نصب، به طور قابل توجهی به افزایش قابلیت اطمینان سیستم‌های آب‌بندی کمک کرده است. این استحکام، طیف وسیع‌تری از شرایط کاربردی را با عملکرد قابل اعتماد امکان‌پذیر می‌سازد.
علاوه بر این، طراحی و ساخت سریع‌تر سیستم‌های آب‌بندی سفارشی، امکان «تنظیم دقیق» را برای الزامات مختلف کارکرد پمپ فراهم کرده است. سفارشی‌سازی را می‌توان یا از طریق تغییرات در خود آب‌بند یا به طور آسان‌تر، از طریق اجزای کمکی سیستم مانند طرح لوله‌کشی انجام داد. توانایی کنترل محیط آب‌بند تحت شرایط عملیاتی مختلف از طریق یک سیستم پشتیبانی یا طرح‌های لوله‌کشی، برای عملکرد و قابلیت اطمینان آب‌بند بسیار حیاتی است.
یک پیشرفت طبیعی نیز رخ داد که پمپ‌های سفارشی بیشتری با یک آب‌بند مکانیکی سفارشی متناظر طراحی شدند. امروزه، یک آب‌بند مکانیکی می‌تواند به سرعت برای هر نوع شرایط فرآیندی یا ویژگی‌های پمپ طراحی و آزمایش شود. سطوح آب‌بند، پارامترهای ابعادی محفظه آب‌بند و نحوه قرارگیری آب‌بند در محفظه آب‌بند را می‌توان به صورت سفارشی برای طیف وسیعی از کاربردها طراحی و ساخت. به‌روزرسانی استانداردهایی مانند استاندارد 682 موسسه نفت آمریکا (API) نیز از طریق الزاماتی که طراحی، مواد و عملکرد آب‌بند را تأیید می‌کنند، قابلیت اطمینان آب‌بند را افزایش داده است.

یک سایز سفارشی
صنعت آب‌بندی روزانه با کالایی شدن فناوری آب‌بندی در حال مبارزه است. بسیاری از خریداران فکر می‌کنند که "آب‌بندی، آب‌بندی است." پمپ‌های استاندارد اغلب می‌توانند از همان آب‌بندی اولیه استفاده کنند. با این حال، هنگام نصب و استفاده در شرایط فرآیند خاص، اغلب نوعی سفارشی‌سازی در سیستم آب‌بندی اجرا می‌شود تا قابلیت اطمینان مورد نیاز تحت آن مجموعه خاص از شرایط عملیاتی و فرآیند شیمیایی به دست آید.
حتی با همان طراحی استاندارد کارتریج، طیف گسترده‌ای از پتانسیل سفارشی‌سازی از انتخاب اجزای مواد گرفته تا طرح لوله‌کشی مورد استفاده وجود دارد. راهنمایی در مورد انتخاب اجزای سیستم آب‌بندی توسط سازنده آب‌بند برای دستیابی به سطح عملکرد و قابلیت اطمینان کلی مورد نیاز بسیار مهم است. این نوع سفارشی‌سازی می‌تواند به آب‌بندهای مکانیکی اجازه دهد تا استفاده عادی را به جای 24 ماه، تا 30 تا 60 ماه MTBR افزایش دهند.
با این رویکرد، کاربران نهایی می‌توانند از دریافت یک سیستم آب‌بندی که برای کاربرد، فرم و عملکرد خاص آنها طراحی شده است، اطمینان حاصل کنند. این قابلیت، دانش لازم در مورد عملکرد پمپ را قبل از نصب در اختیار کاربر نهایی قرار می‌دهد. نیازی به حدس زدن در مورد نحوه عملکرد پمپ یا اینکه آیا می‌تواند از پس کاربرد مورد نظر برآید یا خیر، نیست.

طراحی قابل اعتماد
در حالی که اکثر اپراتورهای فرآیند عملکردهای یکسانی را انجام می‌دهند، کاربردها یکسان نیستند. فرآیندها با سرعت‌های مختلف، دماهای مختلف و ویسکوزیته‌های مختلف، با رویه‌های عملیاتی متفاوت و پیکربندی‌های مختلف پمپ اجرا می‌شوند.
در طول سال‌ها، صنعت آب‌بند مکانیکی نوآوری‌های قابل توجهی را معرفی کرده است که حساسیت آب‌بندها را به شرایط عملیاتی مختلف کاهش داده و منجر به افزایش قابلیت اطمینان شده است. این بدان معناست که اگر کاربر نهایی فاقد ابزار دقیق نظارتی برای ارائه هشدارهایی برای لرزش، دما، بارهای یاتاقان و موتور باشد، آب‌بندهای امروزی، در بیشتر موارد، همچنان وظایف اصلی خود را انجام می‌دهند.

نتیجه‌گیری
از طریق مهندسی قابلیت اطمینان، بهبود مواد، طراحی به کمک کامپیوتر و تکنیک‌های پیشرفته تولید، آب‌بندهای مکانیکی همچنان ارزش و قابلیت اطمینان خود را ثابت می‌کنند. علیرغم تغییر در کنترل انتشار و مهار، و محدودیت‌های ایمنی و مواجهه، آب‌بندها از الزامات چالش‌برانگیز جلوتر مانده‌اند. به همین دلیل است که آب‌بندهای مکانیکی هنوز انتخاب ارجح در صنایع فرآیندی هستند.