Nachricht

Jul 09, 2023

Anwendung geeigneter Flüssigkeitsabdichtungstechniken in industriellen Wasser- und Abwasseranwendungen

Industrielle Wasser- und Abwassersysteme pumpen enorme Wassermengen durch den gesamten Betrieb

Industrielle Wasser- und Abwassersysteme pumpen riesige Wassermengen durch Sammel-, Verteilungs- und Aufbereitungsanlagen, um mit maximaler Effizienz zu arbeiten. Mit zunehmender Menge dieser verarbeiteten Flüssigkeiten steigt auch die Komplexität der Systemanforderungen.

Darüber hinaus betreiben Kommunen und Abfallbehandlungsanlagen häufig rotierende Anlagen, wie beispielsweise vertikale Turbinenpumpen, deren Abdichtung schwierig sein kann.

Es ist von größter Bedeutung, dass Pumpsysteme so ausgelegt sind, dass sie sowohl das typische Volumen des verarbeiteten Wasserdurchflusses als auch die maximalen Abflussmengen bewältigen können, die aufgrund von Faktoren wie übermäßigem Regen und unsachgemäßen Abdichtungspraktiken auftreten.

Es ist kein Geheimnis, dass die vor über 100 Jahren entwickelten alten Hauptwellen-Dichtungsgeräte nach wie vor die primäre Dichtungstechnologie sind, die auch heute noch verwendet wird. Wenn Endbenutzer jedoch die beste Dichtungslösung für ihre Wasser- und Abwasseranwendungen auswählen, müssen sie verstehen, welche fortschrittlichen Technologien verfügbar sind, die den spezifischen Anforderungen ihrer Anlage am besten entsprechen.

Es ist wichtig, mit Experten für Flüssigkeitsdichtungen zusammenzuarbeiten, um eine Basislinie zu erstellen und besser zu verstehen, wie viel Wasser in Ihrer Anlage verbraucht wird. Von dort aus können Teams größere Probleme angehen, die sich auf die allgemeine Wellenabdichtung und Zuverlässigkeit des Pumpensystems auswirken, einschließlich Wellengröße, Sedimentgehalt im verarbeiteten Wasser, Leckraten, Startbedingungen, Wasserdruck, Pumpengeschwindigkeit, Vibration und Kavitation. Diese wirken sich auf den langfristigen Erfolg sowohl der Dichtungstechnik als auch der Pumpe aus.

In diesem Artikel wird die Bedeutung der Durchführung von Wasserverbrauchsstudien bei der Wasser- und Abwasseraufbereitung erörtert, um besser zu verstehen, wie viel Wasser in einer Anlage verloren geht und wie Teams zusammenarbeiten können, um maßgeschneiderte Lösungen wie mechanische Dichtungen zu entwickeln, die Leckagen beseitigen und das Gesamtsystem verbessern Zuverlässigkeit.

Alle Industrieanlagen nutzen in irgendeiner Weise Wasser, um effizient zu arbeiten. Industrielle Wasseraufbereitungssysteme variieren je nach den Anforderungen der einzelnen Anlagen. Wie können Hersteller, Wartungstechniker und Anlagenteams also genau wissen, wie viel Wasser ihre Anlage verbraucht? Dies ist von entscheidender Bedeutung, da das Verständnis industrieller Wasseraufbereitungssysteme und des Wasserverbrauchs jeder Anlage dabei helfen kann, Wasser und Geld zu sparen.

Industrielle Wasseraufbereitungssysteme können unkompliziert und kompakt sein. Es kann sich auch um komplexe Prozesse mit mehreren Einheiten handeln. Diese Systeme werden zur Wasseraufbereitung für viele verschiedene Pflanzenanwendungen eingesetzt. Sie machen Wasser besser für den Verbrauch, die Herstellung oder sogar die Entsorgung geeignet. Die ausgewählten Technologien – sowie die Reihenfolge, in der sie in jedem System erscheinen – hängen davon ab, welche Verunreinigungen entfernt werden.

Zu den gefragtesten industriellen Wasseraufbereitungssystemen gehören:

Rohwasseraufbereitungssysteme: Zur Vorbehandlung und Optimierung von Quellwasser. Dabei handelt es sich um natürlich vorkommendes Wasser in der Umwelt. Das System verbessert die Produktionseffizienz und Prozessleistung für bestimmte Anwendungen.

Systeme zur Aufbereitung von Kesselspeisewasser: Behandeln Sie Wasser, um Komponenten und Rohrleitungen der Kesseleinheit zu schützen. Sie entfernen im Kessel und/oder im Zusatzspeisewasser vorhandene Verunreinigungen. Diese Verunreinigungen verursachen Kalkablagerungen und andere Probleme, die sich nachteilig auf die Ausrüstung auswirken können.

Wasseraufbereitungssysteme für Kühltürme: Dienen zum Schutz von Kühlturmkomponenten vor Schäden. Diese Schäden können durch Verunreinigungen im Speisewasser, Umlaufwasser und Abschlämmwasser verursacht werden.

Abwasserbehandlungssysteme: Wandeln verbrauchte Ströme in Abwasser um, das wiederverwendet oder sicher an die Umwelt oder eine kommunale Kläranlage abgegeben werden kann.

Die Anlagen müssen entscheiden, ob ein industrielles Wasseraufbereitungssystem erforderlich ist. Sie müssen auch entscheiden, welches sie auswählen möchten. Die Beratung durch qualifizierte Wasseraufbereitungsspezialisten kann dem Team bei diesen Entscheidungen helfen. Sie können Pflanzen auch dabei helfen, ihre Ziele und Budgets festzulegen.

Die Wasseraufbereitung ist kostspielig und energieintensiv. Wenn die Anlage dieses Wasser nicht effizient und effektiv nutzt, verschwenden die Nutzer möglicherweise Geld.

Ein Bereich, in dem eine Anlage versehentlich Wasser verschwenden kann, ist das Spülen von Gleitringdichtungen und/oder Packungen. Um sicherzustellen, dass die Wassernutzung so effizient wie möglich ist, müssen Benutzer den aktuellen Wasserverbrauch ihrer Anlage verstehen. Eine Wasserverbrauchsstudie kann Millionen Gallonen pro Jahr einsparen und Pflanzen helfen:

Ein Experte für Flüssigkeitsdichtungen verwendet Ultraschallprüfungen, um die Medien, das Spülwasser und die Leckrate einer Anlage zu prüfen. Dieses Audit hilft bei der Festlegung einer optimalen Spülwasserstrategie.

Beispielsweise halten viele Anlagen hohe Spülwasserdurchflussraten aufrecht. Allerdings halten sie den Spüldruck nicht 15 bis 20 Pfund pro Quadratzoll (psi) über dem Stopfbuchsdruck aufrecht. Anlagen sollten sich auf aufrechterhaltene Drücke und nicht auf Durchflussraten konzentrieren, um die Dichtungs- und Packungsleistung zu maximieren.

Im Rahmen der Wasserverbrauchsstudie erstellen die Experten einen Überblick über den aktuellen Wasserverbrauch der Anlage. Gleichzeitig entwickeln sie eine Strategie zur Wasserreduzierung für jede Stopfbuchse im Werk. Die Fertigstellung von Wassernutzungsstudien dauert in der Regel zwischen einer und zwei Wochen.

Beispielsweise verbraucht eine typische Papierfabrik oder Chemiefabrik durchschnittlich 2 bis 3 Millionen Gallonen Wasser pro Jahr und Stopfbuchse. Multiplizieren Sie diesen Betrag mit jedem rotierenden Gerät und Sie werden feststellen, dass es große Möglichkeiten gibt, den Gesamtwasserverbrauch zu senken.

Eine Wasserstudie wurde in einer Lebensmittelverarbeitungsanlage durchgeführt. Aufgrund des hohen Feststoffgehalts belief sich die Abwasserrechnung auf fast 1 Million US-Dollar pro Monat. Es wurde beschlossen, viele Anlagen mit geschlossenen Kreislaufsystemen auszustatten, wodurch der Wasserverbrauch dieser Pumpen und Ventile eingespart werden konnte.

Die aus einer Wassernutzungsstudie gewonnenen Informationen können bei einer wichtigen Entscheidung im nächsten Schritt hilfreich sein: Welche Dichtungstechnologie eignet sich am besten für diese spezielle Anwendung?

Die um die Wende des 20. Jahrhunderts erstmals entwickelte Legacy-Dichtung (Kompressionspackung) ist die älteste und gebräuchlichste Art von Dichtungsvorrichtung, die verwendet wird, um Produktlecks zu verhindern und die Lebensdauer von Pumpen, Ventilen und anderen rotierenden Geräten zu verlängern. Jahrzehntelang bestanden die meisten Packungen lediglich aus geschmierten Pflanzenfasern, die in die Stopfbuchse zwischen dem Körper einer Pumpe oder eines Ventils und dem rotierenden Element eingefügt wurden.

Heutzutage werden exotische Fasermaterialien wie Polytetrafluorethylen (PTFE)-Garne, Graphitgarne und Kohlenstoffgarne verwendet, um Packungen herzustellen, die nicht nur strengeren Wasserverbrauchsstandards entsprechen, sondern auch höheren Temperaturen, schnelleren Wellengeschwindigkeiten und größeren pH-Bereichen standhalten. Die Geschichte hat gezeigt, dass bei bestimmten Anwendungen eine durchschnittliche Packungslebensdauer von drei Jahren oder mehr erreicht werden kann.

Kompressionspackungen sind häufig die Dichtungslösung, die OEMs zum Abdichten ihrer Anlagen wählen, da es sich um eine vielseitige, kostengünstige Option handelt, die keine Demontage von Pumpen oder zu installierenden Anlagen erfordert. Dies ist wichtig für größere Pumpen, die zum Heben und Bewegen spezielle Handhabungsgeräte erfordern und für den Anlagenbetrieb zu wichtig sind, als dass sie Ausfallzeiten einplanen könnten. Bei kritischen Anwendungen wie Zu- oder Abwasserpumpen, bei denen größere Pumpen zur Förderung von Abwasserströmen eingesetzt werden, können Ausfallzeiten schädlich sein, insbesondere angesichts unsicherer Wetterbedingungen und zusätzlicher Zuflüsse in die Kläranlage, wenn Zeit kein Luxus ist.

Saubere, umweltfreundliche Flüssigkeiten können oft mit geflochtenen Kompressionspackungen abgedichtet werden; Obwohl es sich bei der Kompressionspackung um ein flexibles und bewährtes Dichtungsgerät handelt, ist für die Einlaufzeiten eine Wartung erforderlich. Packungen verschleißen im dynamischen Dichtungsbereich, wo sie gegen die Welle oder Hülse der Pumpe abdichten. Bei unsachgemäßer Anwendung kann dies die Lebensdauer der Pumpe beeinträchtigen und zu kostspieligen Ausfallzeiten für den Austausch von Lagern, Hülsen und Komponenten führen.

Am wichtigsten ist, dass eine Stopfbuchse mit installierter Kompressionspackung in der Regel nur eine minimale Menge an Leckagen aufweisen darf, wodurch sie oft nicht vollständig für umweltgefährdende Flüssigkeiten wie Abwasser geeignet ist.

Selbst bei Anwendungen, bei denen die Flüssigkeit umweltfreundlich ist, kann es sein, dass diese Leckage in der Anlage aufgrund von Problemen bei der Betriebsführung, Sicherheitsbedenken und teuren Produkten nicht zugelassen wird.

Da Kompressionspackungen in der Regel lecken müssen und einzelne Dichtungen das Entweichen von Dampf ermöglichen, müssen gefährliche oder korrosive Flüssigkeiten wie Abwasser mit einer Doppeldichtungskonfiguration abgedichtet und mit einer äußeren Sperrflüssigkeit wie Wasser, synthetischem Schmiermittel oder Glykol geschmiert werden.

Eine Gleitringdichtung ist eine Vorrichtung zum Abdichten von Flüssigkeiten auf einer rotierenden Welle. Im Gegensatz zu Kompressionspackungen, bei denen die dynamische Abdichtung radial zwischen der Packung und der Pumpenwelle oder -hülse erfolgt, bestehen Gleitringdichtungen aus zwei flachen Flächen – einer rotierenden und einer stationären und senkrecht zur Welle montierten Fläche, wodurch ein Großteil des dadurch verursachten Wellenverschleißes vermieden wird Verpackung. Die Drehung des rotierenden Dichtungsrings gegen den stationären Sitzring verursacht einen schnellen Druckabfall an der primären Dichtungsschnittstelle, der durch Reibung an den Flüssigkeitsmolekülen zwischen den Dichtungsflächen verursacht wird. Flüssige Moleküle wirken auch als kleine Kugellager, um zu schmieren und die Reibung zu reduzieren, wodurch Hitze und Verschleiß reduziert werden.

Gleitringdichtungen sind so konzipiert, dass sie leckagefrei sind, was die Zuverlässigkeit der Dichtung insgesamt erhöht und Pumpenschäden und Sicherheitsbedenken durch Lecks minimiert. Die Beseitigung dieser Leckage in einer Umgebung wie einer Abwasseraufbereitungsanlage oder einer Wasseraufbereitungsanlage verringert die Wahrscheinlichkeit einer Lagerverunreinigung und eines vorzeitigen Geräteausfalls, wodurch zwangsläufig Kollateralschäden vermieden und die Gesamtbetriebskosten gesenkt werden.

Beim Umgang mit Prozessflüssigkeiten mit hohem Feststoffgehalt wie kommunalem Abwasser sind robuste Dichtungen erforderlich, und eine Dichtungstechnologie, die den Wellenverschleiß verhindert oder reduziert, ist von entscheidender Bedeutung. Bei diesen Prozessen ist eine Kompressionspackung möglicherweise nicht die erste Wahl, da sich Partikel in der Packung festsetzen und nur schwer weggespült werden können. Dies führt zu übermäßigem Verschleiß und Reibung, wodurch die Packung für Schlammanwendungen nicht mehr ideal ist. Eine Dichtung für diese Art von Industrieanwendung ist eine einzelne Gleitringdichtung mit einem externen Spülsystem. Die nächste Lösung ist eine Gleitringdichtung mit doppelter Anordnung. Eine weitere Option ist ein Luftdichtungssystem, bei dem das System aus einer berührungslosen Tandemdichtung besteht, die Luft zum Abdichten und Wasser zum Reinigen und Kühlen der Stopfbuchse nutzt – wodurch Partikelschäden an den Dichtungskomponenten minimiert oder ganz vermieden werden. Das System umfasst:

Da die Luftdichtung berührungslos ist und über der Welle schwebt, verbraucht das System wenig Energie. Es ist außerdem beständig gegen Systembedingungen, die herkömmliche Dichtungen und Pumpen beschädigen oder zerstören, einschließlich Rohrbelastung, Fehlausrichtung, Betrieb außerhalb des Best-Efficiency-Points (BEP) und Kavitation.

Für Pumpensystembetreiber und Anlagen in Branchen wie der Abwasseraufbereitung ist es von entscheidender Bedeutung, mit Dichtungsexperten zusammenzuarbeiten, um herauszufinden, welche Probleme angegangen werden sollten. Durch Wassernutzungsstudien und Geräteuntersuchungen können diese Experten maßgeschneiderte Dichtungslösungen anbieten, die auf die Bedürfnisse einer Anlage zugeschnitten sind, und Schulungen anbieten, um Teams für den zukünftigen Erfolg aufzustellen.

Dadurch wird nicht nur das Austreten gefährlicher Abfälle reduziert, die Sicherheitsbedingungen vor Ort verbessert und Ausfallzeiten reduziert, sondern eine Anlage kann auch Millionen Gallonen Wasser pro Jahr einsparen.

Chuck Tanner ist Direktor für Marktentwicklung bei Sealing Equipment Products Co., Inc. (SEPCO). Tanner kann unter [email protected] erreicht werden.

Steve Hall, Regionalmanager Südost, arbeitet seit 23 Jahren mit SEPCO zusammen. Er kann unter [email protected] erreicht werden. Weitere Informationen finden Sie unter sepco.com/industry/water-wastewater.