Primer iz prakse: Kako preprečiti izpade zaradi puščanja

15.07.2015

Za dosego najboljšega učinka tesnjenja, mora oblika tesnila in lastnosti materiala ustrezati namenu aplikacije. Čeprav je lahko tesnilo videti identično originalnemu, je možno, da nima enakih lastnosti kot Alfa Lavalovo. Različna sta tako proizvodni proces, kakor tudi sestava komponent gumijastega tesnila. Zato sta bili izvedeni dve raziskavi tesnil iz nitrilne gume (NBR) in etilen propilenske gume (EPDM), kjer so primerjali lastnosti med neoriginalnimi tesnili in originalnimi tesnili, ki so bile uporabljeni na ploščah, zasnovanih za Alfa Lavalov ploščni prenosnik toplote (PHE). Tesnila so bila izpostavljena enako težkim pogojem, ki so tipična za tesnila v dejanskih obratovalnih pogojih. Rezultati so se pokazali že po 3 mesecih pri NBR tesnilih in po 6 mesecih pri EPDM tesnilih.

Raziskava

Pregled tesnil je vseboval sledeče:

• vizualni pregled s slikovnim dokumentiranjem,
• laboratorijsko testiranje lastnosti materialov neuporabljenih tesnil;
• testiranje na PHE kjer je bilo vrednoteno:
• sposobnost tesnjenja glede na čas,
• deformacija tesnil ali stiskanje (C.S.)
• analiza staranja in sprememba trdote materiala,
• enostavnost ločevanja plošč med servisom.

Alfa Laval načrtuje svoja tesnila tako, da zagotavljajo natančno določeno tesnilno silo, ki je potrebna za zagotavljanje funkcionalnosti tesnjenja in za optimizacijo zmogljivosti ploščnega prenosnika toplote. Če je lokalna tesnilna sila premajhna, sta na račun tega zmanjšani zmogljivost in servisna doba ploščnega prenosnika toplote. Če je sila prevelika, je velika nevarnost mehanskih poškodb, tesnilo pa lahko popusti zaradi pritiskov in povišanih temperatur.

Neskladnosti so bile odkrite na sledečih področjih:

Tesnjenje in stiskanje
Preizkusi tesnjenja so bili izvedeni v vročih pogojih (pri 100°C) in pri hladnih pogojih (pri 20°C), pri maksimalnem tlaku 20bar. Test hladnega tesnjenja je veliko težji za tesnila in ustreza stanju PHE ob izklopu, vendar v tlačno obremenjenem stanju.

• Preizkusi tesnjenja na NBR tesnilih so bili opravljen po 33 in 84 dneh delovanja pri 140°C. Po 33 dneh se je na PHE pojavilo puščanje na NBR tesnilih dobaviteljev 2 in 3.
• Preizkusi tesnjenja na EPDM tesnilih so bili izvedeni vsak mesec v testnem obdobju 180 dni, pri temperaturi 165°C.

Na PHE s tesnili dobavitelja 1 se je po 148 dneh obratovanja pojavilo puščanje že pri tlaku 4 bar. Odklon v tesnjenju se je pri dobavitelju 2 pojavil po 52 dneh. Na enotah z vgrajenimi tesnili dobavitelja 3 je bilo po 180 dneh nemogoče napolniti PHE z vodo zaradi puščanja. Po 118 dneh se je pojavilo puščanje na PHE s tesnili dobavitelja 4. Originalna Alfa Laval EPDM tesnila so tesnila do tlaka 20 bar.

Staranje materiala
Normalna izpostavljenost zraku povzroča staranje materiala tesnila. Na Alfa Laval tesnilih so v manjši meri oksidirani le zunanji robovi, kljub temu pa so lastnosti tesnjenja in stisljivost v veliki meri ohranjene.

• Pri NBR tesnilih je nemogoče oceniti, ali staranje vpliva na material zaradi hidrolizne utrditve tesnil dobaviteljev.
• EPDM tesnila dobaviteljev neoriginalnih delov 1 in 2 imajo visok stopnjo staranja. Tesnila dobavitelja 3 imajo stopnjo staranja kot Alfa Lavalova. Po 118 dneh so imela tesnila dobavitelja 4 oksidacijsko plast na zgornji strani tesnila debelo 2 do 3 mm in blizu tesnilnega kanala na spodnji strani.

Trdota
Ta lastnost materiala je bistvena za stisljivost in tesnilno funkcijo tesnila. Alfa Laval razvija svoja tesnila z minimalnimi odstopanji v trdoti, da zagotovi ustrezno tesnilno silo za dano aplikacijo. To zagotavlja, da imajo tesnila ves čas optimalno zmogljivost.

• NBR tesnila vseh treh dobaviteljev neoriginalne opreme so imela trdoto blizu ali enako 100 IRHD in so se razlikovale od +17 do +26 po 78 dneh obratovanja pri 140°C v pari/vodi.
• Pri EPDM tesnilih dobavitelja 1 in 4 nista zadostila standardom za trdoto po 180 dneh delovanja pri 165°C. Dobavitelja 2 in 3 sta dosegla sprejemljive vrednosti trdote tesnil.

Delitev plošč
Alfa Lavalovi PHE so zasnovani tako, da jih lahko enostavno in hitro odprete za potrebe čiščenja in vzdrževanja. Njihova možnost ločevanja plošč ali particij je vitalnega pomena za vzdrževanje PHE v najboljšem obratovalnem stanju. Plošč, ki so imela vgrajena NBR tesnila dobavitelja neoriginalnih delov 3, ni bilo mogoče ločiti.

Oznake
Vsako Alfa Laval tesnilo vsebuje barvno kodo, ki označuje material tesnila. Na tesnilu je odtisnjeno leto in četrtletje proizvodnje, saj se tesnilo stara, ne glede na to, ali je v skladišču, ali vgrajeno in v obratovanju. Pravilno označevanje je ključnega pomena za zagotavljanje ustreznih materialov, lastnosti in odpornosti na medije.

Ekonomski učinki
Uporaba neoriginalnih tesnil ima nedvomno ekonomske učinke na delovanje ploščnih prenosnikov toplote Alfa Laval ter celotnega postrojenja. Uporaba neoriginalnih delov lahko vpliva na dobičkonosnost delovanja na sledeče načine:

• Pogostejša menjava delov. Zaradi povečane obrabe in napak zaradi slabe kakovosti nadomestnih delov, je potrebno plošče in tesnila pogosteje menjavati, kar je seveda povezano s stroški.
• Okvara opreme. Uporaba neoriginalnih tesnil izničuje vašo začetno investicijo v PHE Alfa Laval. Okvara opreme je draga. Na primer, zamenjava oljnega hladilnika s titanovimi ploščami, ki je vitalni del pri hlajenju z uporabo morske vode, lahko stane do 150.000€, odvisno od velikosti enote.
• Izpad proizvodnje. Izpad proizvodnje je verjetno najdražja posledica uporabe neoriginalnih tesnil. Ta se lahko spreminja od nekaj ur do več tednov. Ura izgubljene proizvodnje na naftni ploščadi lahko, na primer, stane več sto tisoč evrov, medtem ko enotedenski izpad v jedrski elektrarni lahko stane tudi milijon evrov.

Zaključki
Alfa Laval tesnila so izdelana po točno določenih tolerancah in specifikacijah ter ob strogem nadzoru kakovosti. Dokazano je, da se investicija v to obrestuje.
Neoriginalni nadomestni deli ne ustrezajo specifikacijam originalnih delov, kar zmanjšuje zmogljivost PHE, zmanjšuje varnost delavcev, vašega postrojenja in okolice.
Strošek uporabe neoriginalnih delov ima lahko nepričakovan in znaten negativen vpliv na stroške vzdrževanja.