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Aug 09, 2023

Boosters e aquecedores de gás de vedação em sistemas de suporte de vedação a gás seco

Por Sourav Majumdar e Neetin Ghaisas27 de janeiro de 2023 Os selos de gás seco fornecem uma

Por Sourav Majumdar e Neetin Ghaisas27 de janeiro de 2023

As vedações secas a gás fornecem uma solução de vedação padrão eficaz, confiável e robusta para compressores em todos os tipos de processos usados ​​nas indústrias petroquímica, gás natural e petróleo. Eles exigem um fornecimento contínuo ou ininterrupto de gás de vedação limpo e seco no fluxo de projeto e espectro de pressão para garantir que as faces da vedação sejam levantadas em níveis ideais para o melhor desempenho alcançável. Ambos os selos de gás seco pressurizados e não pressurizados utilizam "gás de selo" limpo a montante do selo de gás seco para estabelecer uma barreira contra o fluxo de processo potencialmente contaminado.

Este artigo apresenta uma visão geral qualitativa do gerenciamento do ponto de orvalho e dos sistemas de reforço de pressão do gás de vedação que são parte integrante da confiabilidade dos selos de gás seco. O foco da discussão está nas vedações de gás seco em compressores centrífugos e de engrenagem integral; no entanto, os princípios descritos também são aplicáveis ​​a compressores rotativos do tipo deslocamento positivo.

Sob condições normais de operação, os compressores podem fornecer um suprimento contínuo de gás de vedação a partir de um nível de pressão mais alto no compressor, geralmente do bocal de descarga final do compressor. Os sistemas de condicionamento de gás seco recebem esse gás, filtram, condicionam e fornecem aos selos de gás seco.

No entanto, durante os períodos de inicialização, pressurização, reciclagem, paralisação e desligamento, a pressão diferencial no compressor cai, interrompendo o fluxo de gás de vedação. Quando isso ocorre, pode levar à migração de gás de processo impuro com contaminação resultante e degradação do desempenho do selo, que coletivamente causam condições de operação inseguras, tempo de inatividade da máquina e possíveis custos de manutenção mais altos.

A Figura 1 mostra uma vista em corte transversal de um selo de gás seco em tandem típico com labirinto intermediário e a Figura 2 mostra perfis de fluxo típicos com e sem aumento de pressão de gás de selo durante a partida de um compressor centrífugo.

Quando um compressor centrífugo está em operação estável e desenvolve o diferencial de pressão, o gás de vedação limpo e seco é normalmente fornecido de seu bocal de descarga final para o sistema de gás de vedação e, posteriormente, para as vedações de gás seco na ponta do eixo. A Figura 3 representa um desempenho estimado de um booster de gás de vedação na pressão de entrada de 725 psig de um compressor centrífugo de tubulação.

A pressão diferencial no compressor centrífugo é muito baixa para fornecer a taxa de fluxo de gás de vedação necessária nas condições de reciclagem, pressurização, partida e paralisação pressurizada (desligamento). Nessas situações, o fluxo de gás de vedação para os selos de gás seco é perdido e ocorre a migração do gás de processo para a cavidade do selo de gás seco via labirinto de processo. As Figuras 4 e 5 mostram a contaminação do ambiente do selo de gás seco no modo de reciclagem e desligamento pressurizado, causada pelo fluxo reverso do gás de processo na cavidade do selo.

No exemplo mostrado na Figura 6 para um compressor com pressão de entrada de 1450 psig, o fluxo de gás de vedação estimado de 3,5 pés cúbicos por minuto (cfm) a uma pressão diferencial de 56 psid é alcançável na velocidade operacional de 3500 rpm para evitar contaminação na cavidade do gás de vedação .

Os boosters de gás de vedação modernos estão disponíveis em dois tipos, motor elétrico de frequência ajustável e pneumático acionado com classificação usual entre 7,5 cavalos de potência e 25 cavalos de potência. Eles fornecem gás de vedação durante períodos de baixa pressão diferencial disponível e ajudam a obter proteção pressurizada dos selos de gás seco em toda a faixa de operação do compressor em seu mapa de desempenho. O diferencial entre a pressão de fornecimento de gás de vedação e a pressão de vedação deve ser de pelo menos 50 psi para evitar a contaminação da vedação primária. A taxa de aumento de pressão dos boosters pneumáticos varia de 1,2 a 2 com base na faixa de pressões de trabalho máximas permitidas de 3.000 psi a 6.000 psi. As taxas de ciclo máximas correspondentes dos boosters pneumáticos são de 100 ciclos por minuto até 60 ciclos por minuto. Esses valores são típicos e podem variar entre diferentes modelos e fabricantes.