Системы мониторинга состояния торцевых уплотнений: как предотвратить аварию до ее возникновения

Торцевые уплотнения используются в насосах, мешалках, компрессорах и другом технологическом оборудовании в различных отраслях промышленности. Они обеспечивают высокий уровень герметизации и могут применяться при работе с агрессивными жидкостями и газами, при больших перепадах температур, высоком давлении, в других экстремальных условиях. Но выход уплотнения из строя может стать причиной аварии и привести не только к простою оборудования и необходимости ремонта, но и к более серьезным последствиям. Мониторинг торцевых уплотнений, регулярно проводимый на предприятиях, позволяет предотвратить аварии. Об основных моментах, касающихся организации мониторинга, рассказываем в статье.

Основные параметры мониторинга

В зависимости от типа и особенностей используемых торцевых уплотнений, рабочей среды, специфики перекачиваемой жидкости или газа их характеристики, а также допустимые значения могут отличаться. В список обычно входят:

• Давление — в камере уплотнения (статическое и в динамике), а также разница в давлении затворной и уплотняемой жидкости. Скачки могут приводить к повреждениям и преждевременному износу уплотнений.
• Температура — прежде всего в зоне расположения колец, поскольку это важный показатель при выборе, уплотнения из каких материалов можно устанавливать на оборудовании, а повышение температуры сверх допустимых значений может ухудшать эксплуатационные характеристики элементов из эластичных материалов, что может стать причиной утечек. Также контролируется температура затворной жидкости — ее повышение может быть признаком увеличения трения или других нарушений в работе оборудования.
• Скорость вращения и динамические нагрузки — центробежная сила, вибрации, изменения давления могут приводить к деформации и повреждению уплотнителей, поэтому при мониторинге значения этих параметров должны контролироваться. Если они превышают допустимые значения, необходимо выявить причины и устранить их.
• Утечка — торцевые уплотнения обеспечивают высокий уровень герметизации. Если же объем и скорость утечки стали выше, это может говорить об увеличении зазора уплотнения, повышении рабочего давления или других нарушениях. Для контроля могут применяться датчики, которые не только сигнализируют об увеличении объемов утечки, но и в ряде случаев могут приостанавливать работу оборудования.

Типы систем мониторинга торцевых уплотнений — технологии и компоненты

Несмотря на название, такие системы служат не только для контроля (мониторинга) состояния торцевых уплотнений, но и для оперативной корректировки показателей, чтобы не допустить ухудшения состояния и возникновения аварийной ситуации. Поэтому их также называют вспомогательными системами торцевых уплотнений. Они могут включать в себя:

• Датчики для фиксации результатов измерения температуры на поверхности и в полости уплотнения, давления, объема утечки жидкости и других параметров.
• Элементы для оповещения оператора о выявленных нарушениях.
• Элементы и блоки для корректировки выявленных изменений и предотвращения аварийных ситуаций — охлаждения затворной жидкости, промывки уплотнений (кристаллизация перекачиваемых сред и загрязнения в них часто приводят к повреждениям), предотвращения попадания токсичных веществ в атмосферу и др.
• Элементы автоматического управления для отключения неисправного оборудования и перехода на резервное.

В зависимости от того, какие параметры контролируются, какие дополнительные функции выполняются и с помощью каких механизмов, и определяется, к какому типу или виду относится система мониторинга: контроля технологических параметров, безопасности торцевых уплотнений, с резервуарами с барьерной жидкостью и др.

Как предотвратить аварии: стратегии и преимущества

Для предотвращения утечек и возникновения аварийных ситуаций используются следующие стратегии:

• Отслеживание работы уплотнений в режиме реального времени с автоматической настройкой — при этом измеряются контролируемые параметры, значения фиксируются, выявляются значимые изменения окружающей среды, которые могут влиять на работу уплотнений.
• Выявление критических изменений — резкое (вдвое или больше) увеличение утечек, изменение частоты и уровня шума или вибраций из-за разбалансировки вала, повышение температуры, в двойных торцевых уплотнителях рост или падение уровня барьерной жидкости и др.
• Подача сигнала (светового или звукового) при отклонениях параметров от нормы, отключение оборудования с аварийными показателями и перевод технологического процесса на резервный.
• Автоматизированный анализ причин дефектов с формированием рекомендаций, как их можно устранить.

Использование систем мониторинга торцевых уплотнений позволяет уменьшить число отказов — благодаря раннему выявлению отклонений проблемы удается устранить до их масштабирования и возникновения аварийных ситуаций. Поскольку система может сама выдавать рекомендации по устранению дефектов, это ускоряет и снижает трудозатраты на такие процессы. А разнообразие используемых датчиков позволяет фиксировать любые характеристики и изменения как в показателях работы уплотнений, так и во внешней среде.

Заключение

Поскольку торцевые уплотнители используются в сложном технологическом оборудовании, зачастую в экстремальных условиях эксплуатации, их выход из строя может привести к серьезным авариям со значительным ущербом для предприятий, инфраструктуры и окружающей среды. Системы мониторинга позволяют выявлять дефекты на ранних этапах, что позволяет избежать аварийных ситуаций и не прерывать технологический процесс. Поэтому их внедрение является целесообразным и необходимым условием для большинства отраслей, где применяются торцевые уплотнители.