Blog

Apr 05, 2024

Déterminer le meilleur plan de tuyauterie pour supporter les garnitures mécaniques dans les pompes verticales

Tirer le meilleur parti d’une garniture mécanique est directement proportionnel à la qualité de l’environnement dans lequel elle fonctionne. Dans presque toutes les applications, la clé de la longévité et de la longévité des garnitures mécaniques

Tirer le meilleur parti d’une garniture mécanique est directement proportionnel à la qualité de l’environnement dans lequel elle fonctionne. Dans presque toutes les applications, la clé de la longévité de la garniture mécanique et de l'allongement du temps moyen entre défaillances (MTBF) réside dans la compréhension des besoins de la garniture mécanique et de la manière dont elle doit être prise en charge. Bien que chaque application soit unique en termes d'exigences en matière d'étanchéité mécanique, les applications de pompes verticales présentent un ensemble de défis spécifiques.

Lors de la détermination du ou des meilleurs plans de tuyauterie pour supporter une garniture mécanique, il est important de d'abord comprendre comment différents types de pompes peuvent affecter la pression de la chambre d'étanchéité. Par exemple, la pression de la chambre d'étanchéité sur une pompe à porte-à-faux verticale (OH3) dépendra des caractéristiques spécifiques de la roue. Alors que pour une pompe de puisard verticale (VS5), étant donné que la tuyauterie de refoulement passe à l'extérieur de la colonne de l'arbre, la pression de la chambre d'étanchéité sera très proche de la pression atmosphérique. Cet article se concentre sur trois catégories de pompes uniques : les pompes à turbine verticale et les pompes à fosse humide, les pompes verticales de puisard et de lisier et les pompes verticales en porte-à-faux.

La garniture mécanique d'une turbine verticale ou d'une pompe à fosse humide est située dans la colonne d'arbre au-dessus de la plaque de montage de la pompe. Le fluide de traitement est amené à travers la colonne d'arbre et sort de la pompe par la buse de refoulement. Pour cette raison, la pression de la chambre d'étanchéité sera équivalente à la pression de refoulement de la pompe. La garniture mécanique devra être correctement ventilée pour éviter le blocage de vapeur, de sorte que l'orifice de rinçage doit être aussi haut que possible axialement (au-dessus des faces du joint).

Le plan de tuyauterie le plus couramment choisi pour ces types de pompes est le plan 13 de l'American Petroleum Institute (API), qui doit être dimensionné pour fournir un débit de rinçage adéquat sur les faces du joint afin de les maintenir froides et lubrifiées. Le principal avantage du plan API 13 dans cet agencement est qu'il permet une ventilation continue du fluide de traitement pour éviter l'accumulation de vapeur dans la chambre du joint et le blocage de la vapeur sur le joint.

Les positions axiales des ports de rinçage deviennent importantes lors du fonctionnement d'une garniture mécanique verticale. Pour favoriser le meilleur scénario de ventilation possible, les ports de rinçage (FO) doivent être situés aussi loin que possible à l'extérieur, au-dessus des faces du joint. En revanche, pour tout joint orienté verticalement, les ports de rinçage (FI) doivent être situés en dessous des ports FO. Si possible, les orifices affleurants de la garniture mécanique doivent être tangentiels pour faciliter l'écoulement dans toute la garniture mécanique.

API Plan 13 peut également être utilisé pour éliminer les solides de la chambre d'étanchéité. S'il y a des solides dans le fluide de procédé, il est conseillé d'utiliser le plan API 13 en conjonction avec une bague de purge (généralement fournie par le fabricant de la pompe) et d'inclure le plan API 32 pour un rinçage approprié de la chambre d'étanchéité.

Les pompes verticales de puisard et de lisier diffèrent des pompes à turbine verticales en ce sens que le fluide de traitement n'est pas évacué à travers la colonne d'arbre. Un tronçon de tuyauterie séparé est connecté à la buse de refoulement de sorte que le fluide de traitement soit évacué à l'extérieur de la colonne d'arbre vers un emplacement séparé.

Cela laisse la majorité de la colonne de puits vide (remplie d'air ou de vapeur) et à la pression atmosphérique. Puisque tel est le cas, la garniture mécanique n’est nécessaire que pour empêcher les vapeurs indésirables de s’échapper dans l’atmosphère. Selon le plan de tuyauterie sélectionné, un système de fluide barrière gazeux ou liquide peut être utilisé pour y parvenir.

Les plans API 53, 54 et 74 fournissent un fluide de barrière sous pression (barrière liquide pour les plans 53 et 54, fluide de barrière aux gaz pour le plan 74) dans le joint afin d'empêcher le fluide de procédé de s'échapper dans l'atmosphère. Cela peut être particulièrement critique lors de l'étanchéité d'un puisard vertical ou d'une pompe à lisier où la vapeur peut s'accumuler dans la colonne de l'arbre. Si un système de barrière sous pression est sélectionné pour un puisard vertical ou une pompe à lisier, il est crucial de s'assurer qu'un orifice de vidange est disponible dans la colonne de l'arbre. Si l'orifice de vidange n'est pas présent, la colonne de l'arbre pourrait se remplir de liquide et surpressuriser le joint.

Dans une pompe à porte-à-faux verticale, la garniture mécanique se trouve juste au-dessus de l’arrière de la roue, un peu comme dans une pompe à porte-à-faux horizontale. Puisque tel est le cas, les caractéristiques de la roue auront un impact significatif sur la pression agissant dans la chambre d’étanchéité. Les bagues d'usure facilitent l'interaction à jeu étroit entre la roue et le corps de la pompe afin d'empêcher le fluide au refoulement de recirculer vers l'aspiration. Ils réduisent également la charge axiale sur la roue en diminuant la pression différentielle entre l'avant de la roue et la chambre d'étanchéité. En fonction des caractéristiques de la roue, la pression de la chambre d'étanchéité se situe entre la pression d'aspiration et la pression de refoulement pour les pompes verticales en porte-à-faux.