Optimale Versorgungssysteme für Ihre Gleitringdichtungen

API 682 für Anwender: Optimale Versorgungssysteme für Ihre Gleitringdichtungen

Sean Hunsicker, Market Manager, Chemical & Refining Market

Seit den 1980er-Jahren gelten Gleitringdichtungen als die bevorzugte Dichtungstechnologie in Raffinerien und chemischen Anlagen. Im Zuge dieser Entwicklung hat das American Petroleum Institute (API) ein Komitee ins Leben gerufen, das ausschließlich Standards für diese Komponenten erarbeitet. Die erste Version des API-Standards 682 „Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps“ wurde 1994 mit folgendem Leitsatz herausgegeben: „Dieser Standard gilt für die gängigsten Ausrüstungsteile, die mit großer Wahrscheinlichkeit einen störungsfreien Betrieb über mindestens drei Jahre gewährleisten und dabei gleichzeitig die Emissionsvorschriften erfüllen.“¹ Der Standard enthält insbesondere Empfehlungen zu Technologien, die sich als sicher und zuverlässig erwiesen haben. Der API-Standard 682 liegt mittlerweile in der 4th Edition vor und dient auch heute noch als Orientierungshilfe bei der Wartung von Gleitringdichtungen sowie der zugehörigen Versorgungssysteme.

Während sich ein Großteil des Standards mit Gleitringdichtungen beschäftigt, ist ein nicht unbedeutender Teil den Versorgungssystemen gewidmet, da diese entscheidend zur ordnungsgemäßen Funktion der Dichtungen und Pumpen beitragen. Als Hersteller von Versorgungssystemen setzen Swagelok und die zugehörigen Vertriebs- und Servicezentren die Best Practices der 4th Edition des API-Standards 682 um. In diesem Blogbeitrag werden wir auf einige dieser Best Practices genauer eingehen und erläutern, wie Sie mit den Empfehlungen zur Konstruktion und Auslegung Ihrer Versorgungssysteme Ihre Anlagen zuverlässiger und sicherer machen und gleichzeitig die Kosten reduzieren können.

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Was sind die Hauptfunktionen eines Gleitringdichtungssystems?

Bevor wir uns mit den Best Practices beschäftigen, werfen wir zunächst noch einen Blick auf die Funktionen von Gleitringdichtungssystemen. Diese Systeme wurden für bestimmte Gleitringdichtungen entwickelt und sind auf unterschiedliche Prozessbedingungen ausgelegt. Meistens besteht ihre Funktion darin, Gase oder Flüssigkeiten zu den Gleitringdichtungen zu befördern, um die Betriebsbedingungen optimal zu regulieren und so rotierende Anlagenteile vor Schäden zu schützen.

Diese Systeme verfügen über vier Hauptfunktionen:

• Schmierung von Dichtungsflächen
• Druck- und Temperaturkontrolle in der Dichtungskammer und der Dichtung
• Spülung der Dichtung von Verunreinigungen und/oder Ablagerungen
• Vermeidung von Leckagen bzw. Freisetzungen von Prozessmedium in die Atmosphäre

Erfahren Sie im nachfolgenden Video mehr über Gleitringdichtungssysteme.

Reduzierung potenzieller Leckagestellen

In der 4^th Edition des API-Standards 682 wird mehrfach darauf hingewiesen, die Anzahl an Verbindungen in Versorgungssystemen zu reduzieren. Von Gewindesystemen wird generell abgeraten, sowohl bei dickwandigen Rohren als auch bei Präzisionsrohren.Jede Verbindung stellt eine potenzielle Leckagestelle dar und kann die Zuverlässigkeit von Pumpen für Kohlenwasserstoffe gefährden. Leckagen in der Nähe der Pumpen führen unter Umständen zu Anlagenschäden, längeren Ausfallzeiten, Umweltbelastungen und Sicherheitsrisiken.

In der Vergangenheit wurden in vielen Versorgungssystemen bevorzugt dickwandige Rohre verbaut. Heutzutage setzen Dichtungshersteller, Endanwender und Pumpenhersteller in ihren Versorgungssystemen vermehrt auf Präzisionsrohre, da sich diese schon seit langer Zeit in kritischen Anwendungen weltweit bewährt haben. In einem kürzlich erschienenen Artikel zur Verarbeitung von Kohlenwasserstoffen erklärte Heinz Bloch, Experte fü Rotating Equipment, dass „[im] Standard 682 des American Petroleum Institute (API 682) der Einsatz von Präzisionsrohren für Gleitringdichtungen befürwortet wurde. Leider greifen viele Einkäufer aus Gewohnheit weiterhin zu den dickwandigen (oder DN Rohren). Diese sollten ihr Handeln unbedingt überdenken. In der 4th Edition des API-Standards 682 werden die spezifizierten Verbindungen für Versorgungssysteme nun nahezu gleichgesetzt.²

Mit Präzisionsrohren kann die Anzahl an Verbindungen reduziert werden, da diese biegbar sind und mit passenden Adaptern verwendet werden können. Häufig sind Verbindungen nur an der Dichtung sowie dem Dichtungssystem erforderlich. Da Präzisionsrohre weichgeglüht sind, verfestigt sich Metall beim Biegen. Dies sorgt für eine erhöhte Beanspruchbarkeit. Auch innovative Verbindungstechnologien (wie Flanschadapter und verlängerte Außengewinde) tragen dazu bei, die Anzahl an Verbindungen durch Gewindeanschlüsse an der Dichtung und den Tauchbehältern zu reduzieren. Zudem ergeben sich durch den Einsatz von Präzisionsrohren finanzielle Vorteile, da die Wartungs-, Reparatur- und Betriebskosten für Pumpe, Dichtung und Versorgungssystem sinken. Bei Wartungsarbeiten an den Rohrleitungen um Pumpen herum fallen beim Einsatz vonPräzisionsrohren keine kostenintensiven Schweißarbeiten mehr an. Darüber hinaus ermöglichen solche Leitungen eine schnelle Installation und kürzerer Ausfallzeiten.

Vereinfachter Betrieb und leichtere Wartung

Versorgungssysteme sind für den ordnungsgemäßen Betrieb von Dichtung und Pumpe unabdingbar. Daher müssen sie regelmäßig visuell geprüft werden. Je einfacher Sichtprüfungen durchgeführt werden können, desto größer die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems. Bei der Auslegung von Versorgungssystemen gibt es neben der Auswahl eines Rohrleitungsplans und der allgemeinen Anordnung mehrere Best Practices zu beachten.

1. Eindeutige Systemfunktion und intuitive Auslegung.

Bei der Inbetriebnahme und Abschaltung von Pumpen sind Schäden an Gleitringdichtungen keine Seltenheit. Ein Grund hierfür ist der unsachgemäße Betrieb des Versorgungssystems. Eine optimale Auslegung des Versorgungssystems trägt zu einem störungsfreien Betrieb sowie zur Vermeidung von Fehlern bei der Inbetriebnahme bei.

Die 4^th Edition des API-Standards 682 enthält den Plan 32, der mehrere Messgeräte und Komponenten verbaut mit dickwandigen Rohren oder mit Präzisionsrohren zeigt. In diesem Plan wird zwar die Funktionsweise des Systems veranschaulicht, allerdings gibt er nur wenig Aufschluss über den Betrieb des Systems sowie darüber, welche Informationen aus welchem Grund wichtig sind. Befindet sich das Versorgungssystem im unteren Bereich neben einer Pumpendichtung, muss der Anwender zur Pumpe gehen und sich herunterbeugen, um die Messdaten abzulesen. Selbst die kleinsten Hindernisse steigern das Risiko, dass Alarmsignale unbemerkt bleiben und die Anlagenzuverlässigkeit sinkt. Bei einer intuitiven Lösung werden alle Komponenten auf einer Schalttafel angebracht.

Die Umsetzung eines Rohrleitungsplans (z. B. Plan 32) auf einer Schalttafel trägt zwei Auslegungsprinzipien Rechnung: eindeutige Identifizierung und ordnungsgemäßer Betrieb. Daraus ergeben sich die folgenden Vorteile:

• Der Plan 32 erscheint nun wie ein abgeschlossenes System. Die Komponenten sind nicht nur entlang der Rohrleitungen angebracht, sondern auf einer Schalttafel angeordnet. Der Strömungsweg ist so direkt erkennbar und alle Geräte sind auf Augenhöhe einsehbar.
• Diese Überlegungen werden auch im API-Standard 682 befürwortet. Dort heißt es: „Alle Regler und Messgeräte sollten so angeordnet werden, dass sie vom Anwender schnell einsehbar und leicht zugänglich für Prüfungen, Anpassungen und Wartungsarbeiten sind.“ (9.1.5)³ .
• Zudem können auf den Schalttafeln Informationen wie Teilenummern, Strömungsweg und Bedienanweisungen angebracht werden. Diese Verbesserungen tragen zu einer sicheren und zuverlässigen Inbetriebnahme und Abschaltung der Pumpen und Versorgungssysteme bei.

2. Wartungsfreundliche Auslegung.

Während dem ordnungsgemäßen Betrieb von Versorgungssystemen eine große Bedeutung zukommt, darf jedoch auch die Wartungsfreundlichkeit des Systems nicht außer Acht gelassen werden. Versorgungssysteme enthalten wartungsintensive Komponenten wie Durchflussmesser, Siebe und andere Anzeigegeräte. Aus diesem Grund sollten vorbeugende Wartungsarbeiten an diesen Systemen einfach und sicher durchgeführt werden können. Wenn die Siebe für Reinigungsarbeiten (z. B. Ausblasen) nicht leicht zugänglich sind, werden die für empfohlenen Wartungsintervalle mit großer Wahrscheinlichkeit nicht eingehalten.

Die 4^th Edition des API-Standards 682 empfiehlt außerdem, alle Manometer mit Absperr- und Entlüftungsventilen auszustatten. Bei Systemen ohne diese Funktion kann es vorkommen, dass kritische Informationen zu einem Ausfall des Manometers erst beim nächsten Turnaround, bei der Außerbetriebnahme der Pumpe bzw. des Versorgungssystems oder beim Austausch des Manometers zu Tage treten.

Zu guter Letzt gibt es zahlreiche Rohrverbindungen und Auslegungsmöglichkeiten, die einen einfachen Austausch aller Komponenten eines Versorgungssystems im laufenden Betrieb ermöglichen. Die 4^th Edition schreibt vor, dass Thermosyphons „ohne Hilfsmittel betrieben, entlüftet, befüllt und entleert werden müssen. Sofern nicht anders angegeben, sind Systeme, bei denen der Einsatz einer Leiter oder eines Tritts erforderlich ist bzw. deren Grundplatte oder Rohrleitungen bestiegen werden müssen, nicht zulässig“ (8.1.8).⁴ Viele Anlagen sind mit alten Thermosyphons ausgestattet, die nur auf der Oberseite einen Rohrstopfen besitzen. Wenn Anwender zur Entfernung des Rohrstopfens eine Leiter besteigen müssen, werden Sie unter Umständen Prozessdämpfen ausgesetzt. Diese Handhabung gilt daher im Allgemeinen als unsicher. Eine einfache Systemauslegung gemäß Plan 52 oder Plan 53 mit Befülleinrichtungen (wie unten abgebildet) wird hierbei als Best Practice für eine höhere Wartungssicherheit angesehen.

Optimale Versorgungssysteme für Gleitringdichtungen

Mit diesen grundlegenden Best Practices für Versorgungssysteme von Gleitringdichtungen steigern Sie die Zuverlässigkeit Ihres Systems und reduzieren gleichzeitig die anfallenden Kosten. Im Folgenden haben wir noch einmal kurz zusammengefasst, wie Sie die Leistungsfähigkeit Ihrer Systeme verbessern:

• Durch den Einsatz von zum Biegen geeigneter Präzisionsrohre statt geschweißter dickwandiger Rohre lassen sich Installations- und Wartungskosten senken. Zudem reduzieren Sie auf diese Weise potenzielle Leckagestellen und steigern die Systemzuverlässigkeit.
• Zur Behebung geringfügiger Geräteprobleme oder zur Befüllung von Thermosyphons sollte es nicht erforderlich sein, die gesamte Pumpe zu demontieren. Durch die Anbringung dieser Systeme auf Schalttafeln mit ordnungsgemäßer Kennzeichnung und optimaler Anordnung für eine einfache Wartung senken Sie das Risiko für Bedienungsfehler und damit einhergehende Dichtungsschäden.

Bei rotierenden Anlagenteilen sollten Dichtungsausfälle und die zugehörigen Kosten für den Austausch sorgfältig bedacht werden. Durch die Berücksichtigung der Best Practices und Auslegungsprinzipien der 4th Edition des API-Standards 682 können diese Kosten vermieden und ein sichererer und zuverlässigerer Betrieb gewährleistet werden.

Mit einem Netzwerk aus über 200 Vertriebs- und Servicezentren bietet Swagelok zuverlässige Unterstützung bei der Auslegung und Installation von Versorgungssystemen für Gleitringdichtungen. Wir stellen Ihnen konfigurierbare, lokale und zuverlässige Systeme mit optimaler Auslegung bereit – so sparen Sie Zeit und Kosten und verbessern die Sicherheit Ihres Rotating Equipments. Wenn Sie zusätzliche Unterstützung bei der Auslegung und Installation Ihrer Versorgungssysteme benötigen oder auf der Suche nach geeigneten Bausätzen oder Baugruppen gemäß API sind, wenden Sie sich an Ihr lokales Swagelok-Team.

Erfahren Sie mehr über Gleitring-Dichtungssysteme

¹ API-Standard 682, 1st Edition, 1994 „Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps“, American Petroleum Institute, Washington, D.C.

² Bloch, Heinz P., Consider Stainless Steel Tubing for Mechanical Seal Connections, Hydrocarbon Processing, März 2018.

³ API-Standard 682, 4th Edition, 2014 „Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps“, American Petroleum Institute, Washington, D.C.

⁴ API-Standard 682, 4th Edition, 2014 „Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps“, American Petroleum Institute, Washington, D.C.