Жоғары қысымды механикалық тығыздандырғыштардың тиімділігін жетілдірілген дизайн қалай арттырады

Жоғары қысымды механикалық сыналар : Жетілдірілген екі катетті тығыздандыру схемалары арқылы гидравликалық тұрақтылық

20 МПа-дан жоғары қысымдағы беттік контактің тұрақсыздығы мен жылулық деформациялау

20 МПа жоғары жұмыс істеген кезде гидравликалық жүктеменің біркелкі болмауына байланысты беттік айналу мәселелері пайда болғандықтан механикалық тығыздамалар үлкен тұрақсыздық көрсетеді. Үйкелістен пайда болатын жылу тығыздама бетінің 0,3 микрометрден астам деформациялануына әкелетін температуралық айырмашылықтар туғызады, бұл шынымен бөлшектердің арасындағы қорғаныш сұйықтық қабығының бұзылуына жеткілікті. Бұл қабық бір рет зақымдалған соң тозу әлдеқайда жылдам жүреді және сорылу едәуір артады, кейде мұнай қайта өңдеу сорғыш қондырғыларында 15%-ға дейін. Осындай қиыншылықтарға қарсы күрестің мақсатында инженерлер жақсартылған беттік геометриялық дизайнмен жетілдірілген екі сатылы тығыздама жүйелерін әзірлеп шықты. Бұл жақсартылған конструкциялар бүкіл тығыздама аймағына бойлай қысымның біркелкі таралуын сақтауға көмектеседі және оларды экстремалды жағдайларда сенімдірек етеді.

Тізбектелген Орналастыруда Сатылы Қысымды Ұстау және Гидравликалық Тепе-теңдік

Тандемді тығыздандыру орнатқыштарында гидравликалық тұрақтылық қысымның сатылап ұсталуына байланысты. Негізгі тығыздандырғыш жүйе қысымының шамамен 80% алады, ал қалған бөлігін кедергі сұйықтығының көмегімен екінші реттік тығыздандырғыш басқарады. Бұл бөлу интерфейс бетіне түсетін жүктемені шамамен 40% азайтады. Бұл нақты айырмашылық жасайды, себебі материалдың шығып кетуін болдырмауға және интерфейстің бойынша кернеуді тұрақты ұстауға көмектеседі. Дұрыс гидравликалық тепе-теңдік үшін инженерлер әдетте 0,65 пен 0,75 аралығында болатын нақты коэффициент сандарын қарастырады. Бұл көрсеткіштер көптеген мамандар қатаң қысымды жағдайларды сенімді түрде ұстай алатын жүйелерді жобалағанда сүйенетін API RP 682 стандартының үшінші басылымында көрсетілген.

Зерттеу жағдайы: Мұнай химиялық гидрокрекинг қондырғыларында екі еселі тығыздандыру жүйесін енгізу

Сұйықтық машиналарының бір ірі ойыншысы жуық шамамен 25 МПа қысым деңгейінде жұмыс істейтін гидрокрекинг агрегаттарының сорғыштарында тандемді тығыздамаларды пайдалануға кірісті. Олардың жүйесі бөгет сұйықтықтарын үздіксіз бақылау мен автоматты қысымды реттеуді қоса алғанда, сатылы қысымды ұстауды үйлестірді. Нәтижелер елеулі болды: шығаратын эмиссиялар жуық шамамен 92 пайызға дейін төмендеді, ал жабдықтың істен шығу арасындағы орташа уақыт 28 айға созылды. Бірақ шын мәнінде маңыздысы – негізгі тығыздама істен шыққан кезде резервтік тығыздама жұмысын жалғастырып отырды. Бұл кенеттен істен шығулардың болмауын және техниктердің жоспарланбаған тоқтап қалулармен күресуге тиіс болмауын, сонымен қатар операцияларды бұзатын жоспарланбаған тоқтап қалулардың орнына жөндеу жұмыстарын жоспарлау мүмкіндігін берді.

Сенімді жоғары қысымды механикалық тығыздамалар жұмысы үшін жоғары өнімді жаға материалдары

Кәдімгі көміртек жақтардың тозуы мен микросыну шектеулері

Қалыпты көміртегі жағы арзан болуы мүмкін, бірақ ұзақ уақыт бойы 20 МПа-дан жоғары жұмыс қысымында олардың пайдалануы тиімсіз. Проблема олардың сынғыштығында: қайталанатын механикалық кернеулерде ұсақ трещиналар пайда болады, ал жүйеде абразивті бөлшектер болса, бұл кішкентай трещиналар тез сәйкес үдеу алады. 150 градус Цельсийден жоғары температурада жағдай одан да нашарлайды, себебі көміртегі жылулық ыдырауға ұшырап, құрылымның беріктігі төмендейді де, нәтижесінде бүкіл конструкция істен шығады. Бұл проблемаларға байланысты қазіргі заманғы жоғары қысымды механикалық тығыздандырғыштарда көміртегі қолданылмайды, өйткені операторларға экологиялық шығарындылардың сыртқа ластануынсыз қауіпсіз жұмыс істеуге сенімді шешім қажет.

Кремний карбиді – вольфрам карбиді композиттері мен DLC қаптамаларындағы сынғыштыққа төзімділік

Кремний карбиді мен вольфрам карбидінің қосындысы көміртегінің әдеттегі түрлеріне қарағанда жарылмаға төзімді, бірақ жоғары температурада тұрақтылығын сақтайтын материалдар алуға мүмкіндік береді. Бұл олардың кристалдық құрылымдарының микроскопиялық деңгейде қалай бір-біріне иірілуінен туындайды. Осы материалдар 250 мегапаскальдан астам күшке ұшырағанда да бүтін болып қала беретін қатты жүктемелерге шыдай алады. Осы қоспаларға Алмас Тәрізді Көміртегі (DLC) қаптамасын қосыңыз, онда нәрсе шынымен қызық бола бастайды. DLC қабаты үйкелісті шамамен 40 пайызға дейін азайтады және біз «шелек» деп атайтын бетіндегі жапырақшалардың пайда болуын тоқтатады. Сахналық сынақтар бұл гибридті тәсілмен жасалған құрал-жабдық бөлшектерінің мұнай өңдеу зауыттары мен петрохимиялық өңдеу кәсіпорындарында шамамен үш есе ұзақ қызмет ететінін көрсетті. Жақсартылған төзімділік қозғалыстағы бөлшектердің арасындағы гидравликалық қабаттарды тұрақты сақтауға және шығарындыларды рұқсат етілген шектерде ұстауға көмектеседі, бұны ISO 21049 нұсқаулықтарына сәйкес дұрыс сынақ процедуралары арқылы өткізгеннен кейін зауыт басшылары растайды.

Жоғары қысымды механикалық сыздырмайтын сақтандырғыштар үшін дәлдікті шығарып алу және метрологияға негізделген сапаны басқару

Беттің жазықтығының ауытқуларының (0,1 µm) жүктемені таратуға және істен шығуға әсері

Беттің жазықтығы 0,1 микроннан асқан кезде қысымның сыздырмайтын бет бойынша біркелкі таралуы бұзылады. Бұл жергілікті түрде кернеулер жиналатын аймақтар пайда болады, ол уақыт өте келе тозуды үдетеді және шағын трещинкалар пайда болуына әкеледі. Қысымы 20 МПа-дан жоғары жұмыс істейтін жабдықтар үшін мұндай ақаулар гидравликалық тұрақсыздық пен жылулық деформация мәселелеріне әкелуі мүмкін. Кейбір нақты әлемдегі сынақтар бұл жағдайда айналушы механизмдердегі істен шығу деңгейінің шамамен 60% жоғарылайтынын көрсетеді. Микроннан кіші жазықтық деңгейлеріне жету үшін өндірушілер әдетте дәлдікті цеховкалау әдістеріне сүйенеді. Олар лазерлі интерферометрия әдістерін қолданып нәтижелерді тексереді, соның арқасында жаншылу қысымы тұрақты болып қалады және қолайсыз жағдайларда да қабықша дұрыс түзіледі.

Гидравликалық қабықшаның тұрақты түзілуіне Ра параметрі бойынша 0,02 мкм-ден төменгі беттің кедір-бұдырлығын байланыстыру

Туынды беттер арасында тұрақты гидравликалық пленканы жасау мен сақтау үшін беттің кедір-бұдырылығын (Ra) 0,02 микроннан төмен деңгейге дейін төмендету өте маңызды. Аса тегіс беттік өңдеу шекті үйкелісті барлық осындай қалыпты бет өңдеуге қарағанда шамамен екі есе азайтады, бұл ламинарлық ағын үлгілерін сақтауға және жылудың тым көп жиналуын болдырмауға көмектеседі. Бұл Ra мәндерін тексеру үшін инженерлер, әдетте, ақ жарық интерферометриясы сынақтарын жүргізеді — бұл ISO 11439 стандартында қатаң сапа талаптары белгіленген, маңызды тығыздандыру қолданбалары үшін бет сапасының сәйкестігін растайды. Тығыртпалар нақты осы сипаттамаға сай келген кезде, олар қызмет көрсету мерзімі шамамен 30 пайызға ұзақ болады. Неліктен? Себебі олар құрғақ жұмыс істеу жағдайларынан қашып, адгезивтік тозудың тығыртпалардың істен шығу себебі болып қалуын тоқтатады, әсіресе қысым астында, мұнда шынымен проблемалар көбінесе пайда болады.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

20 МПа-дан жоғары жұмыс істейтін механикалық тығыртпалардың негізгі мәселелері қандай?

20 МПа-дан жоғары гидравликалық жүктеменің теңсіздігіне байланысты механикалық тығырықтардың беті тұрақсыз болады, бұл беттің ауытқуын және жылулық деформацияны тудырады, қорғаныш сұйық пленкасының бұзылуына және тозу мен сұйықтың сүзілуінің жылдамдалуына әкеледі.

Тандемді тығырық орнатулары гидравликалық тұрақтылықты қалай жақсартады?

Тандемді тығырық орнатулары қысымды сатылап ұстау арқылы тұрақтылықты жақсартады; негізгі тығырық қысымның көбін қабылдайды, бетке түсетін жүктемені шамамен 40% дейін төмендетеді және гидравликалық тепе-теңдікті қамтамасыз етеді.

Жоғары қысымды қолдануларда көптеген көміртегі беттердің кемшіліктері қандай?

Көптеген көміртегі беттері кернеу астында сынғыш және жоғары температурада термиялық ыдырайды, оларды жоғары қысымды қолданулар үшін тиімсіз етеді.

Жоғары қысымды механикалық тығырықтарда кремний карбиді мен вольфрам карбиді композиттері неге ұсынылады?

Бұл материалдар 250 МПа-дан жоғары кернеу жағдайларында сенімді жұмыс істеуге мүмкіндік беретін жоғары деңгейдегі сынбауға төзімділік пен жоғары температурада тұрақтылық қасиеттерін ұсынады және DLC қаптамаларының қосымша пайдасымен бірге қолданылады.

Нақтылықпен жасау жоғары қысымды механикалық сызықтарға қалай әсер етеді?

Нақтылықпен жасау беттің жазықтығын және бетінің кедір-бұдырын белгіленген шектерден аспайтындай етіп қамтамасыз етеді, бұл гидравликалық тұрақтылықты сақтау мен механикалық сызықтардың қызмет ету мерзімін ұзарту үшін маңызды.