API Plan 32 für Pumpendichtungen: Auswahl, Druck und Spülkosten

API Plan 32 leitet Flüssigkeit aus einer externen Quelle in die Dichtungskammer. Die Versorgung kann eine Gleitringdichtung schützen, wenn das Fördermedium keine geeigneten Bedingungen bietet. Außerdem wird Flüssigkeit in den Prozess eingetragen. Diese zweite Folge entscheidet üblicherweise über die Wirtschaftlichkeit der Auslegung.

Dichtungsspülung nach API Plan 32: Externen Flüssigkeitsweg verfolgen

Eine Dichtungsspülung nach API Plan 32 versorgt die Dichtung mit sauberer Flüssigkeit von außerhalb der Pumpe. Die Einspeisung verändert die Umgebung an den Dichtflächen, während eine Drosselbuchse den Austausch mit dem Hauptprozess begrenzt. Der Lieferant muss bestimmen, wie viel Abschirmung und Kühlung die jeweilige Anordnung bietet.

Was ist API Plan 32?

API Plan 32 ist ein Rohrleitungsplan, der Flüssigkeit aus einer externen Quelle in die Dichtungskammer einleitet. Ein passend ausgelegtes System führt ein sauberes Spülmedium zu, das die Dichtflächen kühlt und schmiert und unerwünschte Prozessstoffe abführen kann. Die zusätzliche Flüssigkeit wird in den Prozess eingetragen; bei der Systemauswahl sind daher Verträglichkeit und Verdünnung zu berücksichtigen.

Verfolgen Sie den Weg der Flüssigkeit von der externen Quelle über die Aufbereitung und Förderstromregelung bis zur Stopfbuchsbrille. Die Flüssigkeit gelangt in die prozessseitige Kammer; der wesentliche Einspeisungsstrom fließt über das Laufspiel der Drosselbuchse weiter zur Pumpe. Eine Drosselbuchse mit geringem Laufspiel schirmt die Dichtung gegenüber dem Prozess ab, bewirkt aber keine vollständige Trennung. Die normale Leckage an den Dichtflächen nimmt einen anderen Weg.

In Keith Toals Ausführungen zur externen Spülung können sowohl eine unzureichende als auch eine übermäßige Versorgung zu schlechten Ergebnissen führen. Sein Artikel bietet Praxishinweise und legt eine Verbindung zur Dichtungsbranche offen; er ist keine allgemeingültige Spezifikation.

Prüfung der Zeichnung: Kennzeichnen Sie den externen Einlass, die Kammer, die Drosselbuchse und den endgültigen Verbleib der eingeleiteten Flüssigkeit. Kennzeichnen Sie einen Quench-Anschluss und einen Anschluss zur Sammlung der primären Dichtungsleckage separat. Wer einen geschlossenen Kreislauf benötigt, sollte diese Anforderung vor der Bestellung des Panels klären.

Spülmedium wählen, das der Prozess verträgt

Ein geeignetes Spülmedium muss die Dichtung schützen und zugleich für den Prozess akzeptabel sein. Die Verträglichkeit mit dem Prozessmedium belegt weder eine ausreichende Schmierung noch eine zulässige Produktkonzentration. Prüfen Sie die externe Flüssigkeit bei den zu erwartenden Temperaturen und Drücken sowie ihre möglichen Wechselwirkungen mit dem Prozess bei einer plötzlichen Unterbrechung der Versorgung.

Eine chemisch mit dem Prozess verträgliche Flüssigkeit kann dennoch eine kostspielige Trennaufgabe verursachen. Umgekehrt kann eine sehr preiswerte Flüssigkeit die Dichtungswerkstoffe angreifen oder mit dem Prozessmedium reagieren. Buck und Gabriels technische Übersicht zu Umlaufsystemen beschreibt auch das Risiko, dass ein Spülmedium mit niedrigerem Siedepunkt nach dem Eintritt in einen heißen Prozess verdampft. Diese historischen Angaben begründen eine anwendungsspezifische Prüfung, aber keinen Betriebsgrenzwert.

Prüfraster für Versorgung und Prozessverträglichkeit

Mit diesem Formular lassen sich fehlende Abnahmekriterien erkennen, die bei einem Pumpen- oder Panelangebot möglicherweise übersehen werden. Jede Zeile benennt eine Abnahmeentscheidung und die dafür zuständige Stelle; Projektgrenzwerte müssen aus der Prozess- und Dichtungsauslegung hervorgehen.

Angenommen, eine Charge von 10 m³ unterliegt einer Qualitätsspezifikation, die einen Wasserzusatz von höchstens 0,1 % des Volumens zulässt. Damit wären insgesamt 10 L zusätzliches Wasser erlaubt. Bei einer Wasserspülung mit 1 L/min wäre diese zulässige Wassermenge innerhalb von 10 Minuten ausgeschöpft, selbst wenn die Dichtung einwandfrei arbeitet. Ein günstigeres, wasserbetriebenes Panel würde die Produktvorgabe nicht ändern. Der Verfahrensingenieur müsste eine andere verträgliche Flüssigkeit freigeben, die Prozessbilanz ändern oder den Dichtungsanbieter um die Prüfung einer anderen Anordnung bitten. In einem Kostenvergleich sind auch die Kosten erforderlicher Rückgewinnungsanlagen zu berücksichtigen. Weder ein Druckregler noch saubereres Wasser ändert die hier angenommene zulässige Zugabemenge.

Beziehen Sie bei Trinkwasseranschlüssen auch die Versorgungsseite in Ihre Prüfung ein. Die Leitlinien der U.S. Environmental Protection Agency zur Vermeidung von Querverbindungen veranschaulichen eine Druckumkehr, durch die Nichttrinkwasser in das System gelangen kann. Die Übertragung dieses Mechanismus auf einen industriellen Spülanschluss erfordert einen standortspezifischen Rückflussschutz; ein Rückschlagventil allein ist nicht ohne Weiteres ausreichend.

Eine zulässige Verdünnungsmenge von 10 L bleibt 10 L, unabhängig davon, ob die Flüssigkeit über ein einfaches Panel oder ein teures Dichtungsversorgungssystem zugeführt wird. Legen Sie die zulässige Produktzugabe vor der Beschaffung fest, um Anlagenpreise vergleichen zu können. Jeder Vorschlag, der diese Grenze überschreitet, erfordert eine Prozessentscheidung.

Versorgungsdruck anhand des Dichtungskammerdrucks festlegen

Die externe Versorgung benötigt einen ausreichenden Druck am Einspeiseanschluss, damit der Einspeiseförderstrom gegen den Druck in der Dichtungskammer aufrechterhalten werden kann. Prüfen Sie den Druck dafür an den relevanten Anschlüssen und verwenden Sie durchgehend dieselbe Bezugsart, also Überdruck oder Absolutdruck. Saugdruck, Druckseitendruck und ein entfernter Messwert am Versorgungsverteiler können ohne Prüfung der Pumpenauslegung nicht stellvertretend für den Druckbereich in der Dichtungskammer verwendet werden.

Die Erläuterung des Hydraulic Institute zum Druck in der Dichtungskammer zeigt, wie Pumpengeometrie, darunter die Laufradanordnung, Drosselstellen und interne Laufspiele, den Kammerdruck beeinflussen. Das Beispiel zu Plan 11 veranschaulicht die Abgrenzung, ist aber keine allgemeingültige Berechnung für Plan 32.

Verwechseln Sie nicht zwei Druckreserven. Das Hydraulic Institute nennt 175 kPa (25 psi) als allgemeine Reserve gegenüber dem Dampfdruck an den Dichtflächen. Diese unterscheidet sich vom Druckunterschied, der an einem externen Spülanschluss erforderlich ist. Eine Vorgabe wie „25 psi über dem Dichtungskammerdruck“ benötigt eine eigene Grundlage, die der Anbieter für die Betriebsbedingungen bestätigen muss.

Der Hersteller der Gleitringdichtung sollte den erforderlichen Differenzdruck beim angegebenen Förderstrom festlegen. Berücksichtigen Sie die Druckverluste in Leitung, Filter und Regelung zwischen Verteiler und diesem Punkt. Kann eine Regelarmatur eingeschlossene Leitungsabschnitte unter Druck setzen, müssen deren Druckstufe und erforderliche Entlastung in die Auslegungsprüfung des Anbieters einfließen.

Angenommen, der Pumpenlieferant gibt einen maximalen Dichtungskammerdruck von 400 kPa Überdruck an. Für diese hypothetische Auslegung verlangt der Dichtungsanbieter bei dem ausgewählten Förderstrom einen Differenzdruck von 150 kPa, und der Versorgungstechniker berechnet einen Druckverlust von 70 kPa zwischen Verteiler und Anschluss an der Stopfbuchsbrille. Unter diesen Bedingungen müsste der Verteiler dann mindestens 400 + 150 + 70 = 620 kPa Überdruck bereitstellen. Bei 600 kPa würde die angenommene Anforderung um 20 kPa verfehlt. Diese Werte dienen nur der Veranschaulichung und sind keine freigegebenen Einstellwerte. Die Berechnung muss für die relevanten Betriebszustände wiederholt werden. Außerdem muss jeder Anbieter den Messpunkt für den Druck bestätigen, bevor der Käufer die Versorgungsspezifikation freigibt.

Eine Erhöhung des Verteilerdrucks kann eine blockierte Drosselstelle verdecken, wenn nicht sichergestellt wird, welcher Förderstrom tatsächlich anliegt. Unterscheiden Sie bei der pumpenseitigen Berechnung Förderhöhe und Druck anhand der Erläuterungen in unserem Leitfaden zur Berechnung des Pumpendrucks auf der Druckseite.

Der Wert von 620 kPa Überdruck gilt ausschließlich für das angegebene Beispiel mit 400/150/70 kPa. Bei einem anderen Dichtungskammerdruck, Förderstrombedarf oder Druckverlust in der Versorgungsleitung ergibt sich ein anderes Ergebnis. Halten Sie den Betriebszustand und die Quelle jedes Eingabewerts fest, damit eine Annahme nicht auf eine neue Pumpe oder einen geänderten Verteiler übertragen wird.

Spülförderstrom für Abschirmung und Kühlung festlegen

Der Spülförderstrom muss den jeweiligen Wärmebedarf und die beabsichtigte Begrenzung des Prozesseintritts in die Kammer erfüllen. Dafür sind zahlreiche Faktoren maßgeblich. Veröffentlichte technische Hinweise können die erforderlichen Prüfungen aufzeigen, aber eine allgemeingültige Regel für den Förderstrom je Zoll ergibt keinen Einstellwert für jeden Dichtungsdurchmesser, jede Drosselbuchsengeometrie und jedes Prozessmedium.

Die Kühlung hängt von der durch die Dichtung erzeugten Wärme, dem Wärmeeintrag und dem zulässigen Temperaturanstieg des zugeführten Mediums ab. Der erforderliche Förderstrom durch die Dichtungskammer muss den Wärmebedarf decken. Die Abschirmung hängt vom Förderstrom durch die Drosselbuchse und dem auszuschließenden Prozessmedium ab. Eine Drosselbuchse mit geringem Laufspiel verändert die verfügbare Durchströmungsfläche; Verschleiß kann sowohl den Verbrauch als auch die Bedingungen in der Kammer beeinflussen. Lassen Sie den Anbieter prüfen, ob die resultierende Strömungsgeschwindigkeit im Laufspiel für die vorgesehene Abschirmung ausreicht.

„In allen Fällen sollte der zur Kühlung der Dichtung erforderliche Förderstrom Vorrang haben“

Diese Aussage bedeutet nicht, dass nur die Kühlung geprüft werden muss. Ihre Ausführungen unterscheiden zwischen dem Ausschluss von Feststoffen, Betrieb nahe dem Siedepunkt sowie Prozessen, in denen das Medium polymerisiert oder erstarrt. Bitten Sie den Anbieter, den maßgeblichen Betriebsfall zu benennen und den gewählten Förderstrom auch im Hinblick auf die übrigen Anforderungen zu begründen.

Auch eine Erörterung der Fluid Sealing Association zu Wärmeverlusten beschreibt, wie eine Drosselbuchse den Wärmeeintrag verringern kann. Die dort genannten Richtwerte zum Temperaturanstieg für aufgeführte Prozessspülpläne dürfen nicht in eine Spülspezifikation für API Plan 32 übernommen werden.

Beschaffungsprüfung: Fordern Sie gemeinsam den Nennförderstrom, den zulässigen Betriebsbereich, den Messbereich der Instrumente und die Alarmreaktion an. Ein Panel, das saubere Flüssigkeit zuführt, aber einen Förderstromausfall nicht anzeigen kann, ermöglicht keine vollständige Abnahmeprüfung. Verändern Sie den Spülförderstrom nicht allein, um die Versorgungskosten zu senken. Lassen Sie den Anbieter den Druck an der Entnahmestelle festlegen und erläutern, wie er über den freigegebenen Betriebsbereich hinweg zum Dichtungskammerdruck einzustellen ist.

Plan 32 mit Umlauf- und Barrieresystemen vergleichen

Vergleichen Sie Gleitringdichtungspläne anhand der von ihnen festgelegten Fluidgrenzen und der Probleme, die sie lösen. Der Plan „Umwälzung vom Pumpendruckstutzen“ verwendet Prozessflüssigkeit, der externe Spülplan führt eine zusätzliche Flüssigkeit zu, und das Doppeldichtungs-Unterstützungssystem steuert das Fluid zwischen den Dichtungen. Bei Plan 11 gelangt Flüssigkeit über eine Blende in den Dichtungsraum. Diese Unterschiede helfen bei der Vorauswahl; sie bedeuten weder, dass die Ausrüstung austauschbar ist, noch dass sie automatisch geeignet ist.

Was ist API Plan 23?

API Plan 23 führt Flüssigkeit aus dem Dichtungsraum durch einen Wärmetauscher zurück in den Dichtungsraum. Die Umwälzung erfolgt durch eine Pumpvorrichtung, und eine Drosselbuchse begrenzt den Austausch mit heißerer Prozessflüssigkeit. Die Eignung hängt vom Fluid und der Auslegung des Umwälzkreislaufs ab; anders als Plan 32 führt er keinen externen Spülstrom zu.

Wann keine externe Spülung spezifizieren

Ein Angebot für Plan 32 sollte abgelehnt werden, wenn der Prozess die vorgesehene Zugabe ausschließt oder der Standort keine zuverlässige Versorgung gewährleisten kann. Ein höherer Druck macht eine unverträgliche Flüssigkeit nicht geeignet. Prüfen Sie auch Panelangebote sorgfältig, wenn darin Arbeiten zum Schutz der Wasserversorgung, zur Überwachung oder zur nachgelagerten Aufbereitung fehlen, die für die Anwendung erforderlich sind.

Geht es ausschließlich um Kühlung, prüfen Sie, ob ein Umlauf in der Dichtungskammer mit einem Kühler möglich ist. Der Vergleich von Glenn Owens Jr. zur Umwälzung an Kesseldichtungen in seinem Artikel hilft bei dieser Frage. Das Beispiel aus dem Jahr 2022 belegt nicht dieselben Kosteneinsparungen für jede weitere Pumpe. Zähflüssige, klebrige oder feststoffhaltige Medien können andere Einschränkungen mit sich bringen.

Die Leckagebegrenzung ist ein eigener Anwendungsfall. Eine externe Spülung der Dichtungskammer macht aus einer Einfachdichtung keine Doppeldichtung und weist nicht die Einhaltung der Emissionsanforderungen des Standorts nach. Eine Containment-Dichtung und ein System zur Leckagebehandlung müssen anhand ihrer vorgesehenen Aufgabe bewertet werden. Beziehen Sie umfassendere Dichtungsanordnungen in die Prüfung ein, solange diese noch läuft.

Spülverbrauch und nachgelagerte Kosten berechnen

Der Spülverbrauch richtet sich nach dem tatsächlichen Förderstrom und den Betriebsstunden der Spülung, die über den Pumpenbetrieb hinausgehen können. Die Kosten hängen davon ab, was letztlich mit der Spülflüssigkeit geschieht. Kosten für Versorgung, Aufbereitung und Wiederaufheizung sowie Produktverluste müssen getrennt ausgewiesen werden. Dieselbe Abtrennungsaufgabe zweimal zu berechnen führt zu einem irreführenden Ergebnis, auch wenn die Volumenberechnung stimmt.

Kostenübersicht: Spülung in den Prozess

Jahresvolumen in m³ = Förderstrom in L/min × 60 × Betriebsstunden der Spülung ÷ 1,000. Die Tabelle basiert auf 8.000 h/Jahr und kombinierten Kosten für Versorgung und Aufbereitung von $5/m³. Jede Zeile ist eine Berechnung. Empfohlene Förderströme und aktuelle Versorgungskosten sind nicht angegeben. Energie für die Trennung und Produktverluste sind nicht berücksichtigt.

Die Erörterung der Fluid Sealing Association zur Energie für Verdünnungsmittel unterscheidet zwischen Flüssigkeit, die im Prozess verbleibt, und Flüssigkeit, die entfernt werden muss. Eine Rückgewinnungsanlage kann Wärme zum Verdampfen der Zugabe benötigen und anschließend Kühlung zum Kondensieren. Klären Sie den Verfahrensweg am Standort, bevor Sie diese Kosten ansetzen.

Angenommen, zwei vom Lieferanten freigegebene Alternativen erfüllen dieselbe Prozessanforderung bei 1.0 und 0,5 L/min. Bei den angenommenen 8.000 Stunden betragen ihre Jahresvolumina 480 und 240 m³. Bei $5/m³ ergeben sich $2.400 gegenüber $1.200 pro Jahr. Kostet die Alternative mit geringerem Verbrauch installiert zusätzlich $2.500 und verursacht jährlich $100 mehr Wartung, beträgt die Nettoeinsparung pro Jahr $1.100. Die einfache Amortisationszeit beträgt $2.500 ÷ $1.100 = 2.27 Jahre. Der Käufer sollte diesen Vergleich verwerfen, wenn der geringere Förderstrom nicht bestätigt wurde oder die Alternativen mit unterschiedlichen Zuverlässigkeitsrisiken verbunden sind. Dies sind Budgetannahmen und keine Behauptung, dass das Drosseln eines vorhandenen Ventils auf sichere Weise Kosten spart.

Bei 1 L/min und 8.000 Betriebsstunden führt ein einzelner Anschluss jährlich 480 m³ zu. Die Kostenübersicht macht dieses Volumen für die Finanzabteilung sichtbar, doch der Förderstrom bleibt eine technische Entscheidung. Vergleichen Sie vollständige, freigegebene Alternativen auf Grundlage derselben Betriebsstunden und Kostengrenzen, bevor Sie eine Differenz als Einsparung bewerten.

Dichtungsspülung in Betrieb nehmen und Förderstromausfall untersuchen

Bei der Inbetriebnahme ist nachzuweisen, dass der erforderliche Förderstrom unter den Prozessbedingungen anliegt, die für die Dichtung maßgeblich sind. Erfassen Sie gemeinsam Versorgungsdruck, Bezugsgröße für den Dichtungskammerdruck und Instrumentenwerte und prüfen Sie anschließend die vereinbarte Alarmreaktion. Anforderungen bei Anfahren, heißer Bereitschaft und Stillsetzen gehören in das Verfahren des Herstellers, da die Dichtung auch bei stillstehender Pumpe den Prozessbedingungen ausgesetzt sein kann. Fragen Sie bei Hochtemperaturanwendungen, ob das Verfahren vorschreibt, die Dichtungsspülung aufrechtzuerhalten, bis die Dichtungskammer einen festgelegten Stillstandszustand erreicht hat. Der Lieferant legt diesen Stillstandszustand fest. Das Abschalten des Motors bestätigt nicht, dass dieser Zustand erreicht ist.

Die Übersicht des Hydraulic Institute zum Handbuch für Gleitringdichtungen umfasst Inbetriebnahme und Fehlerbehebung. Fordern Sie diese Verfahren in Ihrer Beschaffungsspezifikation an. Die öffentliche Übersicht enthält keine Angaben zu Ihrer Betriebsabfolge.

1. Prüfen Sie, ob die Rohrleitungen der freigegebenen Zeichnung entsprechen und die externe Flüssigkeit eindeutig gekennzeichnet ist.
2. Prüfen Sie Messbereiche und Kalibrierung der Instrumente anhand des freigegebenen Förderstrombereichs.
3. Erfassen Sie die Messwerte, während weitere Verbraucher Flüssigkeit aus der gemeinsamen Versorgungsquelle entnehmen.
4. Prüfen Sie die freigegebene Reaktion auf Hinweise für niedrigen Druck oder Förderstrom.
5. Dokumentieren Sie die erforderlichen Übergänge beim Anfahren, im Bereitschaftsbetrieb und beim Stillsetzen.

Ein hoher Druck vor der Drosselstelle bei geringem gemessenem Förderstrom deutet auf eine Verengung oder einen fehlerhaften Messwert hin, nicht automatisch auf einen höheren Druckbedarf. Ein veränderlicher Förderstrom bei ähnlichen Betriebsbedingungen kann auf Störungen in der Versorgungsregelung oder relevante Änderungen des Laufspiels zurückgehen. Jede Untersuchung an gefährlichen oder druckbeaufschlagten Anlagen muss dem Freischaltverfahren des Standorts folgen.

Verbrauch überwachen, ohne die freigegebene Einstellung zu verändern

Wenn Sie den Förderstrom zusammen mit dem Betriebszustand und den Instandhaltungsarbeiten erfassen, vergleichen Sie die Messwerte vor einer Anpassung der Steuerung mit dem freigegebenen Ausgangswert, falls der Verbrauch steigt. Die Zuverlässigkeit der Dichtung muss als Abnahmekriterium erhalten bleiben. Ein geringerer Verbrauch bedeutet nicht automatisch eine längere Lebensdauer der Gleitringdichtung.

Eine Kostenschätzung für 8.000 h/Jahr ist ungenau, wenn die Spülung während zusätzlicher Bereitschaftsstunden eingeschaltet bleibt. Erfassen Sie die Einschaltzeit der Spülung und die Laufzeit des Motors getrennt. Ein Angebot, das keine geeigneten Anzeigen und Alarme vorsieht, lässt auch einen Teil der Nachweise außer Acht, die zur Kontrolle des Verbrauchs und zur Untersuchung eines Schutzverlusts erforderlich sind.

Umfang für Pumpe, Dichtung und externe Versorgung vor der Bestellung festlegen

Eine gute Anfrage legt die Anforderungen an den Pumpenraum und die Dichtung sowie die ausreichende externe Versorgung fest. Übermitteln Sie jedem Lieferanten die Prozessbedingungen und etwaige Einschränkungen der Versorgungsmedien, damit jeder die Kompatibilität beurteilen kann. Wenn Sie Spülpanel und Pumpe von verschiedenen Lieferanten beziehen, entfällt dadurch nicht die Verantwortung, eine einheitliche Grundlage für Druck, Förderstrom und Abnahme festzulegen.

Die öffentliche Bekanntmachung des American Petroleum Institute zum Geltungsbereich von API 682 weist dem Käufer oder Dichtungslieferanten die Verantwortung für die Eignung zu. Die verlinkte Bekanntmachung ist historischer Natur und belegt nicht die aktuelle Ausgabe. Geben Sie die vertraglich geltende Ausgabe an und beschaffen Sie die für das Projekt geltenden Anforderungen.

Füllen Sie für Ihre Anfrage die folgenden Felder aus. Die eingetragenen Werte dienen als Beispiele für geschätzte Kosten und Druckwerte; ersetzen Sie sie durch freigegebene Projektdaten.

Das Chemiepumpenprogramm von BBP bietet eine Möglichkeit, die passende Pumpe für den jeweiligen Betriebspunkt anzufragen. Übermitteln Sie mit der Anfrage die Fluiddaten und den Betriebsbereich. Klären Sie den Umfang für Dichtung, Panel und Versorgungsmedien im Angebot; eine Produktqualifizierung oder ein Patent eines Dichtungsherstellers belegt keine Systemfähigkeit von BBP.

Ein Kostenvergleich über fünf Jahre ist nur dann überprüfbar, wenn auch der Betriebsbereich und der Lieferumfang angegeben sind. Fügen Sie jedem Angebot das Abnahmeraster und die ausgefüllten Anfragefelder bei. Bitten Sie die Lieferanten, vor dem Vergleich der installierten Preise nicht enthaltene Versorgungsmedien, Instrumente und Inbetriebnahmearbeiten aufzuführen.

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein API-Plan?

Welcher API-Plan ist für trockenlaufende Gasdichtungen vorgesehen?

Was ist Plan 52?

Wurde API Plan 32 aktualisiert?

Kann dieselbe externe Versorgung mehrere Pumpen versorgen?

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