چگونه می‌توان قابلیت ضد نشتی آب‌بندهای مکانیکی FX RO را بهبود بخشید؟

اگر در صنایع وابسته به سیستم‌های اسمز معکوس (RO) کار می‌کنید - از تصفیه آب و نمک‌زدایی گرفته تا فرآوری دارویی و مواد غذایی - از قبل می‌دانید که مهر و موم مکانیکی قهرمانان گمنام قابلیت اطمینان تجهیزات هستند. برای تیم ما، که در مهر و موم های مکانیکی FX RO تخصص دارد، یک سوال متداول که از اپراتورهای کارخانه، مدیران تعمیر و نگهداری و مهندسین فرآیند دریافت می کنیم این است: چگونه می توانیم عملکرد ضد نشت این اجزای حیاتی را افزایش دهیم؟ نشتی در مهر و موم RO فقط منجر به هدر رفتن آب یا مواد خام نمی شود. آنها می توانند باعث تعطیلی تولید شوند، محصولات حساس را آلوده کنند، و حتی جریمه های نظارتی در بخش های نظارتی مانند آب آشامیدنی را متحمل شوند. پس از یک دهه طراحی و استقرار مهر و موم های FX RO در بیش از 200 سایت جهانی، متوجه شدیم که بهبودهای ضد نشتی فقط مربوط به تعویض قطعات نیست - آنها ترکیبی از انتخاب دقیق مواد، یکپارچه سازی سیستم و نگهداری پیشگیرانه هستند.

اول، مهم است که این را در شرایط عملیاتی منحصر به فرد برنامه های کاربردی FX RO پایه گذاری کنیم. سیستم های RO در فشارهای بالا (بسته به مرحله 10 تا 80 بار) کار می کنند، آب تغذیه تهاجمی شیمیایی (اغلب با کلر، رسوب یا رسوب آلی) را مدیریت می کنند و بین حالت های راه اندازی، خاموش شدن، و حالت آماده به کار چرخش می کنند. این شرایط فشار فوق‌العاده‌ای بر آب‌بندی‌های مکانیکی، به‌ویژه وجه‌های ثابت و چرخشی که رابط آب‌بندی اولیه را تشکیل می‌دهند، وارد می‌کند. یک نقص کوچک در آن رابط می تواند نشت 0.1 میلی لیتر در ساعت را در عرض چند هفته به کاهش 10 لیتر در ساعت تبدیل کند. به همین دلیل است که اولین گام برای بهبود ضد نشت، بهینه سازی جفت سیل فیس است – چیزی که ما برای خط FX RO خود اصلاح کرده ایم و به طور مستقیم در کارخانه های مشتری دیده شده است.

عملکرد صفحه مهر و موم به دو عامل بستگی دارد: صافی و سازگاری مواد. برای مهر و موم های مکانیکی FX RO، ما معمولا جفت های صورت از کاربید سیلیکون (SiC) را در برابر SiC دیگر یا مواد کربن-گرافیت با محتوای سیلیکون بالا توصیه می کنیم. برخلاف مواد نرم‌تر مانند سرامیک، SiC 9 در مقیاس سختی Mohs، آن را در برابر خراش‌های ناشی از ذرات ساینده در آب تغذیه مقاوم می‌کند، که یکی از دلایل اصلی تخریب و نشت صورت آب‌بند است. در یکی از موارد اخیر، مشتری در عربستان سعودی از یک مهر و موم رقیب با صفحه آلومینا در اسکیدهای RO با فشار بالا استفاده می کرد. در عرض شش ماه، ذرات ریز ماسه روی صورت را خراشیده بود که منجر به از دست دادن 5 درصد آب شد. پس از جابجایی به مهر و موم مکانیکی FX RO2، که دارای یک جفت چهره SiC دوگانه است، این نشتی به کمتر از 0.1 درصد جریان سیستم کاهش یافت. اگر به دنبال ارتقای تنظیمات فعلی خود هستید، هندسه صورت این مدل خاص به گونه‌ای طراحی شده است که صافی در سطح نانومتر (در عرض 0.2 میکرون) را حفظ کند تا از تماس یکنواخت بین وجه‌های چرخان و ثابت اطمینان حاصل شود و شکاف‌هایی که به سیال اجازه نفوذ می‌دهد را از بین ببرد.

اما چهره مهر و موم تنها مؤلفه ای نیست که باید روی آن تمرکز کرد. عناصر آب‌بندی ثانویه - معمولاً حلقه‌های O یا حلقه‌های گوه‌ای که مانعی بین مهر و موم و محور پمپ یا محفظه ایجاد می‌کنند - برای ضد نشت به همان اندازه حیاتی هستند. بسیاری از اپراتورها نادیده می‌گیرند که این عناصر در کاربردهای RO سریع‌تر از سطوح مهر و موم تخریب می‌شوند، به ویژه هنگامی که در معرض کلر یا آب تغذیه با pH بالا قرار می‌گیرند. برای سیستم‌های FX RO، حلقه‌های O-EPDM را برای آب تغذیه عمومی توصیه می‌کنیم، اما اگر از آب کلردار یا کاربردهای با دمای بالا (بالای 80 درجه سانتی‌گراد) استفاده می‌کنید، ترکیب لاستیک نیتریل بوتادین (NBR) با هیدروژناسیون اضافه شده (HNBR) در برابر تورم و ترک خوردگی بسیار مقاوم‌تر است. ما همچنین می‌بینیم که مشتریان در اینجا گوشه‌ای را بریده‌اند: استفاده از حلقه‌های O-رینگ استاندارد از یک تامین‌کننده محلی به جای آنهایی که برای شرایط خاص سیال RO مهندسی شده‌اند. در یک نظرسنجی در سال 2022 از 120 اپراتور نیروگاه RO توسط انجمن بین المللی آب (IWA)، 38 درصد از خرابی های برنامه ریزی نشده مهر و موم ناشی از تخریب ثانویه مهر و موم بود، نه سایش صورت. برای مقایسه مستقیم با خط ما، می توانید به محصولاتی مانند مهر و موم مکانیکی Burgmann HJ92N نگاه کنید، که از ترکیبات O-ring EPDM/OFF متناسب با الزامات سازگاری سیال RO استفاده می کند - اگرچه خط FX RO ما هزینه به عملکرد بهتری را برای کاربردهای آب تغذیه استاندارد ارائه می دهد.

بعد، ضد نشتی فقط مربوط به خود آب بند نیست، بلکه به نحوه ادغام آن با کل سیستم پمپ RO نیز مربوط می شود. یک اشتباه رایج این است که آب‌بند مکانیکی را به‌عنوان یک قطعه مستقل در نظر می‌گیریم، بدون در نظر گرفتن ناهماهنگی، ارتعاش یا نوک فشار که باعث می‌شود مهر و موم خارج از پارامترهای طراحی کار کند. به عنوان مثال، ناهماهنگی بین شفت پمپ و محفظه آب بند، می تواند باعث شود تا سطح آب بند دوار کمی کج شود و یک اثر "گوه" ایجاد کند که در آن مایع از شکاف نفوذ می کند. به همین دلیل است که ما به مشتریان توصیه می‌کنیم که شفت‌ها را تا 0.05 میلی‌متر موازی‌سازی در حین نصب تراز کنند، و از کوپلینگ‌های انعطاف‌پذیری استفاده کنند که تا 0.1 میلی‌متر ناهماهنگی را جذب می‌کنند - ترفندهای کوچکی که در بسیاری از موارد می‌توانند نشتی را تا 70 درصد کاهش دهند. نوک فشار یکی دیگر از قاتل های بی صدا است: هنگامی که یک پمپ RO روشن می شود، فشار می تواند 20% بالاتر از نقطه تنظیم شده بپرد و سیال را از سطح آب بندی عبور دهد. مهر و موم های مکانیکی FX RO ما شامل یک طراحی متعادل با فشار است که نیروی اضافی را به جای تمرکز بر روی رابط آب بندی، از بین می برد. در مقابل، طرح‌های مهر و موم قدیمی‌تر و نامتعادل (مانند مهر و موم مکانیکی جان کرین 8B1T، که برای کاربردهای کم فشار بهینه‌سازی شده است) اغلب زمانی که تحت فشار متغیر RO قرار می‌گیرند، نشت می‌کنند. برای مراحل RO فشار متوسط ​​تا بالا، طراحی متعادل فشار خط FX RO ما مناسب‌تر است.

رسوب یکی دیگر از تهدیدهای پنهان برای ضد نشت است. آب تغذیه RO اغلب حاوی رسوب (کربنات کلسیم، سولفات باریم)، ​​مواد آلی یا بیوفیلم‌های میکروبی است که می‌تواند بر روی سطح‌ها و شفت‌های مهر و موم ایجاد شود. حتی یک لایه نازک از بیوفیلم (ضخامت 10 میکرون) می تواند سطحی ناهموار بر روی سطح مهر و موم ایجاد کند و تماس حیاتی مورد نیاز برای جلوگیری از نشتی را بشکند. به همین دلیل است که توصیه می‌کنیم شستشوی سیل را در سیستم RO خود ادغام کنید: یک جریان کوچک از تراوش تمیز (آب فیلتر شده از غشای RO) روی سطوح آب‌بند هدایت می‌شود تا رسوب‌ها را از بین ببرد. این جریان فلاشینگ معمولاً 0.5 تا 2 درصد کل خروجی نفوذ RO است که در مقایسه با آب از دست رفته به دلیل نشت یا هزینه جایگزینی پیش از موعد آب‌بندها هزینه کمی است. ما شاهد کارخانه‌ای در کالیفرنیا بوده‌ایم که پس از افزودن یک حلقه شستشوی تراوش به مهر و موم‌های مکانیکی FX RO، نشت آب‌بند را تا 90 درصد کاهش داده است، تنظیم ساده‌ای که اغلب زمانی که کارخانه‌ها صرفاً روی تمیز کردن غشا تمرکز می‌کنند نادیده گرفته می‌شود.

تعمیر و نگهداری پیشگیرانه، نه فقط تعمیرات واکنشی، ستون نهایی بهبود ضد نشت است. بسیاری از کارخانه ها از یک برنامه تعمیر و نگهداری ثابت پیروی می کنند - هر 12 ماه یکبار بدون توجه به شرایط، مهر و موم ها را تعویض می کنند - اما طول عمر آب بندی به شدت به شرایط عملیاتی بستگی دارد. آب بندی در یک سیستم RO با رسوب کم و پایدار می تواند 3 تا 5 سال دوام بیاورد، در حالی که یکی در یک سیستم دوچرخه سواری با مواد جامد بالا ممکن است در 6 ماه از کار بیفتد. ما اجرای یک برنامه نظارت بر وضعیت را پیشنهاد می‌کنیم که دو معیار کلیدی را ردیابی می‌کند: میزان نشت آب‌بند و دمای سطح آب‌بند. نشتی را می توان با یک سیلندر مدرج ساده که در دهانه تخلیه آب بند قرار می گیرد اندازه گیری کرد. افزایش از 0.1 میلی لیتر در ساعت به 1 میلی لیتر در ساعت یک علامت هشدار واضح است. دمای صورت، که باید 10 تا 15 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای سیال پمپاژ شده باقی بماند، نشان دهنده اصطکاک بیش از حد است که اغلب به دلیل رسوب یا ناهماهنگی ایجاد می شود. در تجربه ما، تعویض مهر و موم در اولین نشانه افزایش دما بسیار ارزان تر از انتظار برای شکست کامل است که تولید را متوقف می کند. برای کارخانه‌هایی که می‌خواهند قطعات یدکی خود را استاندارد کنند، سیل‌های مکانیکی FX RO ما به گونه‌ای طراحی شده‌اند که با اکثر اندازه‌های استاندارد شفت پمپ (25 تا 100 میلی‌متر) سازگار باشد و تعویض سریع و آسان را بدون ماشین‌کاری سفارشی انجام دهد.

شایان ذکر است که عملکرد ضد نشت می تواند بین مدل های آب بندی، حتی در بخش RO، متفاوت باشد. به عنوان مثال، مهر و موم مکانیکی Burgmann H10 برای کاربردهای صنعتی سنگین طراحی شده است، اما اندازه بزرگتر آن، کارایی آن را برای لغزنده های RO کوچکتر (زیر 10 متر مکعب در روز) کاهش می دهد. در مقابل، مهر و موم های مکانیکی FX RO2 ما برای سیستم های RO تجاری کوچک به اندازه کافی فشرده هستند، اما همچنان همان جفت سیم SiC و طراحی متعادل با فشار را مانند خط صنعتی ما ارائه می دهند. این سفارشی‌سازی کلیدی است: یک سیستم RO نرم‌کننده آب تجاری 1000 لیتری در روز نیازهای بسیار متفاوتی نسبت به اسکید نمک‌زدایی 100000 لیتری در روز دارد.

در پایان روز، بهبود ضد نشتی سیل مکانیکی FX RO یک راه حل مناسب برای همه نیست. این ترکیبی از انتخاب صحیح وجه و مواد آب بند ثانویه، تراز کردن و ادغام آب بند با سیستم پمپ شما، افزودن شستشوی جلوگیری از رسوب، و اجرای نظارت فعال بر وضعیت است. ما با اعمال این مراحل به بیش از 50 کارخانه کمک کرده‌ایم تا 60 درصد ضایعات آب مرتبط با مهر و موم را کاهش دهند. اگر به دنبال ارتقای مهر و موم فعلی خود، عیب یابی نشت مداوم یا منبع بند مکانیکی FX RO متناسب با برنامه خود هستید، ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم. امروز با تیم ما تماس بگیرید تا در مورد نیازهای خاص سیستم RO خود صحبت کنید.

مراجع

1. انجمن بین المللی آب (2022). عملکرد مهر و موم مکانیکی در سیستم‌های اسمز معکوس: یک مطالعه میدانی جهانی. انتشارات IWA.
2. انجمن مهندسین مکانیک آمریکا. (2021). دستورالعمل های طراحی برای مهر و موم های مکانیکی دوار در سیستم های سیالات فشار بالا. ASME International.
3. Zhang، Y.، و همکاران. (2020). سازگاری مواد مهر و موم در آب تغذیه تهاجمی: مکانیزم های خوردگی و سایش. Journal of Membrane Science, 605, 118092.
4. صنایع بورگمن (2023). برگه اطلاعات فنی: مهر و موم مکانیکی سری FX برای کاربردهای RO. نشر خصوصی.
5. شرکت جان کرین (2022). طراحی آب بندی متعادل با فشار برای سیستم های فشار متغیر. بولتن مهندسی 2022-04.