Der Unterschied zwischen guter und schlechter Geräteleistung liegt in der Liebe zum Detail

API-Pläne (American Petroleum Institute) sind standardisierte Richtlinien, die Best-Practice-Vereinbarungen für Prozesssysteme spezifizieren, um die beste Betriebszeitleistung zu erzielen. Das Verständnis der Vor- und Nachteile der einzelnen API-Pläne ist für die Maximierung der Langlebigkeit von rotierenden Anlagen und Gleitringdichtungen unerlässlich. Dieses Papier befasst sich mit API-Plan 23.

API Plan 23 wird häufig bei rotierenden Geräten wie Kreiselpumpen verwendet, die Flüssigkeiten bei hohen Temperaturen verarbeiten. Typische Anwendungen sind Kesselspeise- und Umwälzpumpen sowie Heißölpumpen.

API Plan 23 wurde entwickelt, um die Gleitringdichtung mit Flüssigkeit zu versorgen, um die Dichtungsflächen zu kühlen und zu schmieren, was wiederum die Langlebigkeit der Gleitringdichtung und der Pumpe verbessert.

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WAS IST EIGENTLICH API PLAN 23?

Abbildung 1- Plan 23

Abbildung 1 zeigt eine typische API-Plan-23-Konfiguration.

Die Langlebigkeit der Gleitringdichtung wird mit Plan 23 durch seine unglaubliche Kühlleistung erreicht.

Bei Plan 23 handelt es sich im Wesentlichen um ein System mit "geschlossenem Kühlkreislauf", das an den Gleitringdichtungen eine idealisierte Umgebung schafft, indem es die Temperaturen und Bedingungen der Prozesspumpe von den Bedingungen an den Dichtungsflächen trennt.

Es gibt natürlich Anpassungen, Verbesserungen und Zusätze wie Temperaturmesser und Rippenrohre für ein solches System, aber das Basissystem Plan 23 besteht im Wesentlichen aus einer Flüssigkeitszirkulationsvorrichtung, die oft Teil der Gleitringdichtung ist, und einem externen Wärmetauscher.

Im System Plan 23 zirkuliert die "isolierte" Prozessflüssigkeit in einem im Wesentlichen geschlossenen Kreislauf von der Dichtung zum Wärmetauscher und zurück zur Dichtung.

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LASSEN SIE UNS NUN EINIGE GRUNDLEGENDE TECHNISCHE PRINZIPIEN BETRACHTEN.

Frage: "Wenn man eine Flüssigkeit mit einem Wärmetauscher in einem geschlossenen Kreislaufsystem effektiv kühlen will, sollte man dann versuchen, ein großes Flüssigkeitsvolumen oder ein kleines Flüssigkeitsvolumen zu kühlen?"

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Antwort: Je kleiner das Flüssigkeitsvolumen ist, das durch einen Wärmetauscher in einem geschlossenen Kreislaufsystem fließt, desto effektiver ist der Wärmetauscher in der Lage, die Wärme aus der Flüssigkeit abzuleiten, wobei alle anderen Dinge gleich sind.

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Der Grund dafür ist, dass ein kleiner Flüssigkeitsbehälter den Wärmetauscher in einem bestimmten Zeitraum viel öfter durchläuft als ein großer Flüssigkeitsbehälter. Dies ist in Abbildung 2 dargestellt.

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Abbildung 2- Guter Plan 23 gegen schlechten Plan 23

Nicht vergessen: Coole Robbengesichter = glückliche Robbengesichter.

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Wenn Sie also ein Plan 23-System installieren möchten, müssen Sie zunächst das Flüssigkeitsvolumen des geschlossenen Plan 23-Systems berücksichtigen.

Schauen wir uns nun einige Beispiele für tatsächliche Dichtungs-/Pumpenkonstruktionen von Plan 23 an.

API682 gilt als Premium-Spezifikation für Gleitringdichtungen, die in vielen Industriezweigen, insbesondere aber in der Öl- und Gasindustrie sowie in der petrochemischen Verarbeitung eingesetzt wird.

API682 definiert große Dichtungskammerbereiche in der Prozesspumpe, um das Flüssigkeitsvolumen um die Dichtungsflächen herum zu maximieren und so die Kühlung und Schmierung der Dichtungsflächen zu erleichtern.

Dieses große Flüssigkeitsvolumen wirkt sich jedoch bei einer Plan 23-Anwendung nachteilig aus, insbesondere wenn der Konstrukteur der Anlage die Drosselbuchse am Boden der Dichtungskammer anordnet, wie in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 3- Großes Flüssigkeitsvolumen im Plan 23 Geschlossener Kreislauf.

Wie in Abbildung 3 dargestellt, ist das gesamte "große Schwimmbecken" der Prozessflüssigkeit in der Dichtungskammer Teil des geschlossenen Kreislaufsystems! Es handelt sich nicht nur um ein großes Flüssigkeitsvolumen, sondern die Flüssigkeit wird auch durch thermische Konvektion durch das Pumpengehäuse vom heißen Teil der Pumpe ständig überhitzt. Dadurch wird dem geschlossenen Kreislauf des Plan 23 unnötig Wärme zugeführt. Was die Dichtungsflächen betrifft, so ist diese Anordnung ein DOPPELTES NEGATIV!

Infolge dieser mangelhaften Konstruktion werden die Dichtungsflächen entweder überhitzt oder der Systemlieferant muss einen überdimensionierten Wärmetauscher spezifizieren, um den riesigen "Lavapool" an Flüssigkeit zu bewältigen. Dies führt zu unnötigen Kosten für das System und einem Leistungsrisiko für die Gleitringdichtungen.

Abbildung 4 zeigt einen wesentlich besseren Entwurf von Plan 23.

Aus Abbildung 4 ist ersichtlich, dass die Cartridge-Gleitringdichtung über eine eigene integrierte Drosselbuchse verfügt, um die Prozessflüssigkeit der Dichtungskammer von der Prozessflüssigkeit an den Dichtungsflächen zu isolieren.

Erstens wird der Leser feststellen, dass das Flüssigkeitsvolumen im "geschlossenen Kreislauf" der Gleitringdichtung bei der in Abbildung 4 dargestellten Lösung im Vergleich zu Abbildung 3 deutlich geringer ist.

Aus Abbildung 4 ist ersichtlich, dass die Prozessflüssigkeit, die im geschlossenen Kreislauf der Gleitringdichtung zirkuliert, von der thermischen Konvektionswärme isoliert ist, die von der Prozesspumpe auf die Flüssigkeit in der Dichtungskammer einwirkt.

Diese Anordnung ist nicht nur vorteilhaft für die Gleitringdichtungsflächen, die Leistung des Wärmetauschers und die Größe/Kosten, sondern bedeutet auch, dass nicht ständig Wärme aus der heißen Prozessflüssigkeit abgesaugt und abgekühlt wird, wie in Abbildung 3 dargestellt.

Die in Abbildung 4 gezeigte Gleitringdichtung spart durch die Beachtung von Details erheblich Energie und Kosten für das gesamte Pumpensystem, was über die Betriebsjahre der Pumpe eine enorme Einsparung bedeuten kann.

Abbildung 4- Kleines Flüssigkeitsvolumen im Plan 23 Geschlossener Kreislauf.

WEITERE UMWELT- UND KOSTENVORTEILE EINES ELEGANTEN PLANS 23?

Da die erforderliche Größe/Kapazität des Wärmetauschers mit der in Abbildung 4 dargestellten Dichtungskonstruktion Plan 23 minimiert wird, können alternative Wärmetauscher verwendet werden.

Der erfahrene Leser wird wissen, dass die meisten konventionellen Wärmetauscher des Plan 23 eine Rohrbündelkonstruktion sind. Diese Wärmetauscher werden gekühlt, indem Wasser durch das Wärmetauschergehäuse geleitet wird, wie in Abbildung 4 dargestellt. Manchmal wird dieses Wasser aus einem geschlossenen Kreislaufsystem zugeführt, und manchmal wird das verbrauchte Wasser aus dem Wärmetauscher einfach in den Abfluss geleitet.

In einigen Gebieten der Welt ist das Leitungswasser "hart". Das bedeutet, dass es einen hohen Gehalt an Kalzium und Magnesium aufweist, der sich auf den Innenflächen der Rohrleitungen ablagern kann und letztlich den Wasserfluss und die Wärmeübertragungseffizienz des Systems einschränkt. Daher behandeln einige Anlagen das Wasser vor der Verwendung von hartem Wasser, um Kalzium und Magnesium zu entfernen. Dies erhöht die Anlagenkosten und macht das System in jeder Hinsicht unansehnlich.

Unabhängig von der Art der Wasserversorgung wird der Leser feststellen, dass die Versorgung eines konventionellen Plan 23-Wärmetauschers mit Wasser mit einem Kostenfaktor verbunden ist.

Kehren wir nun zu unserer eleganten Gleitringdichtungskonstruktion aus Abbildung 4 zurück.

Jetzt, wo die Größe/Kapazität des Wärmetauschers minimiert ist, können alternative, vielleicht weniger effiziente, aber kostengünstigere Lösungen für die Wärmeabfuhr erkundet werden.

Schauen Sie sich die in Abbildung 5 gezeigte Lösung an.

Abbildung 5- Umweltfreundlicher Plan 23 Geschlossener Kreislauf.

Aus Abbildung 5 ist ersichtlich, dass der Wärmetauscher nicht mehr mit Wasser aus dem Leitungsnetz versorgt wird. Bei dem dargestellten System handelt es sich um eine luftgekühlte Konstruktion mit einer Kombination aus einem Wärmetauscher-Dichtungsträgersystem und Rippenrohren.

Da dieses System ohne externe Wasserversorgung auskommt, spart es

- Kosten für die Wasserversorgung,

- Investitionskosten für Erstausrüstungen,

- laufende Unterhaltskosten und

- Systemkomplexität.

Da die Gleitringdichtung elegant gestaltet ist, hat sie einen großen Einfluss auf die Anforderungen an das Trägersystem..... winner winner chicken dinner!

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ZUSAMMENFASSUNG:

API Plan 23 ist ein hervorragendes System für heiße Prozessanwendungen, aber seine Leistung kann durch mangelnde Detailgenauigkeit und schlechtes Gerätedesign erheblich beeinträchtigt werden.

Der gesunde Menschenverstand zeigt, dass es weitaus besser ist, das Flüssigkeitsvolumen, das in einem geschlossenen Kreislaufsystem zirkuliert, zu minimieren. Dadurch werden die Größe des Wärmetauschers und die Kosten minimiert.

Der gesunde Menschenverstand zeigt, dass es viel besser ist, die Flüssigkeit an den Gleitringdichtungsflächen von der Flüssigkeit in der Dichtungskammer zu isolieren, die durch die Konvektionswärmeübertragung der Prozesspumpe überhitzt wird.

Durch die Beachtung dieser beiden vernünftigen Details ergeben sich viele direkte und indirekte Vorteile.

Sie schaffen nicht nur eine ideal gekühlte Umgebung für die Langlebigkeit der Gleitringdichtungen, sondern sparen auch enorme Investitionskosten für überdimensionierte Wärmetauscheranlagen.

Darüber hinaus sparen Sie Kosten für die Wasserversorgung, indem Sie entweder ganz auf Wasser im System verzichten oder den Wasserfluss zum Wärmetauscher reduzieren.

Und schließlich - und das ist wahrscheinlich die wichtigste Einsparung - führt das elegante Dichtungsdesign zu Einsparungen bei den Wärme-/Hitzekosten, da die Prozesspumpe bei hohen Temperaturen effizienter betrieben werden kann.

Deshalb ist es soooooooooooooo wichtig, bei der Auswahl, der Gestaltung und dem Betrieb von Plan 23-Geräten auf Details zu achten.

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WEITERE INFORMATIONEN

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"Lernen ist ein ständiger Prozess der Entdeckung ohne Ende" - Bruce Lee (Kampfsportler und Schauspieler)