Optimisation des systèmes de support d'étanchéité mécanique pour une fiabilité supérieure

API 682 et vous : Construire de meilleurs systèmes de support d'étanchéité mécanique

Sean Hunsicker, Responsable Marché, Marché Chimique & Raffinage

Les étanchéités mécaniques sont devenues la technologie d'étanchéité dominante dans les raffineries et usines chimiques dans les années 1980, amenant l'American Petroleum Institute (API) à établir un comité dont l'unique objectif était d'écrire des normes pour ces composants. La première édition, API 682 Systèmes d'étanchéité d'arbre pour pompes centrifuges et rotatives, a été publiée en 1994 avec cette déclaration de mission : « Cette norme est conçue pour faire défaut aux types d'équipements les plus couramment fournis qui ont une forte probabilité de répondre à l'objectif d'au moins trois ans de service ininterrompu tout en se conformant aux réglementations sur les émissions. »¹ Notamment, la norme inclut des recommandations qui, sauf spécification contraire, font défaut à une technologie qui s'est avérée sûre et fiable. Actuellement dans sa quatrième édition, l'API 682 continue d'offrir des conseils basés sur le service de process pour les étanchéités mécaniques et leurs systèmes de support.

Bien qu'une grande partie de la norme se concentre sur les étanchéités mécaniques, une partie significative est consacrée aux systèmes de support d'étanchéité, car ils sont un composant critique au bon fonctionnement du système d'étanchéité et de pompe. En tant que fabricant de systèmes de support d'étanchéité, Swagelok Company et nos centres de vente et service ont mis en œuvre les meilleures pratiques de l'API 682 4e édition. Dans cet article, nous expliquerons certaines de ces meilleures pratiques et comment la mise en œuvre des recommandations de la norme dans la construction et la conception de vos systèmes de support d'étanchéité peut vous aider à atteindre vos objectifs d'augmentation de la fiabilité et de la sécurité tout en réduisant les coûts.

Quelles sont les principales fonctions d'un système de support d'étanchéité mécanique ?

Avant de discuter des meilleures pratiques, examinons les fonctions des systèmes de support d'étanchéité. Ces systèmes sont conçus pour une étanchéité mécanique spécifique et un ensemble de conditions de process. Généralement, ils fournissent soit un gaz, soit un liquide à l'étanchéité mécanique pour réguler l'environnement dans lequel l'étanchéité fonctionne, protégeant l'équipement rotatif contre les dommages.

Ces systèmes ont quatre fonctions principales :

• Fournir la lubrification aux faces d'étanchéité
• Contrôler la pression et la température dans la chambre d'étanchéité et l'étanchéité
• Purger l'étanchéité de la contamination et/ou de l'accumulation de résidus
• Empêcher le fluide de process du système de fuir dans l'atmosphère

En savoir plus sur les systèmes de support d'étanchéité mécanique dans la vidéo ci-dessous.

 

Réduire les points de fuite potentiels

Tout au long de l'API 682 4e édition, il y a des références à la réduction du nombre de connexions dans les systèmes de support d'étanchéité. Que le tuyau soudé ou le tube soit sélectionné pour le système, les systèmes filetés sont déconseillés. Chaque connexion peut être considérée comme un point de fuite potentiel et un risque de fiabilité possible dans les applications de pompage d'hydrocarbures. Les fuites sur les systèmes de support d'étanchéité près des pompes peuvent causer des dommages aux actifs, une augmentation des temps d'arrêt, des problèmes environnementaux et des risques de sécurité.

Dans le passé, de nombreux systèmes de support d'étanchéité étaient construits en tuyaux en raison de la préférence historique pour la tuyauterie. Plus récemment, les fabricants d'étanchéités, utilisateurs finaux et OEM de pompes ont mis en œuvre le tubage comme solution de connexion dans les systèmes de support d'étanchéité en raison de son long historique d'utilisation réussie dans des applications critiques dans le monde industriel. Comme l'a noté l'expert en équipements rotatifs Heinz Bloch dans un article récent de Hydrocarbon Processing : « [L']American Petroleum Institute Standard 682 (API 682) a commencé à approuver l'utilisation de tubes pour certains plans de tuyauterie d'étanchéité. Malheureusement, les acheteurs traditionnalistes optent encore pour les tuyaux durs ; nous leur demandons de reconsidérer. L'API 682 (4e édition) spécifie maintenant les connexions des systèmes de support d'étanchéité presque de manière interchangeable. »²

Le tubage peut être utilisé pour réduire le nombre de connexions en cintrant les lignes et en utilisant judicieusement des raccords d'adaptation. Souvent, les seules connexions nécessaires sont celles à l'étanchéité et au système d'étanchéité. Comme le tube est recuit, le cintrage du tube durcit le métal par écrouissage, augmentant la résistance du tube au niveau du cintrage. Des technologies de connexion innovantes telles que les adaptateurs à bride et les connecteurs mâles étendus réduisent davantage le nombre de connexions depuis les ports filetés sur l'étanchéité et les pots d'étanchéité en éliminant le besoin de multiples raccords. L'utilisation de tubes offre un avantage financier supplémentaire lorsque nous examinons les coûts MRO de la pompe, de l'étanchéité et du système de support. Lors des opérations de maintenance où la « tuyauterie » autour des pompes est retravaillée, l'utilisation de tubes élimine le besoin de soudure coûteuse sur site et peut être installée rapidement pour réduire les temps d'arrêt.

Simplifier l'exploitation et la maintenance

Les systèmes de support d'étanchéité sont critiques pour le bon fonctionnement de l'étanchéité et de la pompe, et en tant que tels, nécessitent une inspection visuelle régulière. Rendre le travail d'inspection visuelle simple favorise la fiabilité et la sécurité du système. Lors de la conception des systèmes de support d'étanchéité, il y a plusieurs principes de conception de meilleures pratiques à considérer une fois le plan de tuyauterie et l'agencement général sélectionnés.

1. La fonction du système doit être apparente et la conception intuitive.

Les étanchéités mécaniques sont souvent endommagées lorsque les pompes sont démarrées et arrêtées, parfois à la suite d'une exploitation inappropriée du système de support d'étanchéité. Si la conception du système de support d'étanchéité facilite un bon fonctionnement, les erreurs courantes lors de la mise en service des pompes peuvent être évitées.

Dans l'API 682 4e édition, un Plan 32 est montré comme de multiples instruments et composants installés soit sur de la tuyauterie, soit sur du tubage. Bien que fonctionnellement correct, cette conception fournit peu d'informations à l'opérateur concernant le fonctionnement du système, quelles informations sont importantes et pourquoi elles le sont. Si le système est situé près de l'étanchéité sur une pompe, l'opérateur doit maintenant retourner à la pompe et se pencher pour lire les informations des instruments. Créer même de petits obstacles pour les opérateurs augmente le risque que les signaux de problème soient manqués et réduit la fiabilité. Une solution intuitive consiste à agencer ces composants sur un panneau.

Placer un plan de tuyauterie tel qu'un Plan 32 sur un panneau répond à deux principes de conception importants : identification appropriée et exploitation. Cela fournit les avantages suivants :

• Premièrement, le Plan 32 ressemble maintenant à un système distinct. Au lieu d'avoir seulement des composants situés sur un parcours de tuyau ou de tube, ils sont disposés sur un panneau où le chemin d'écoulement peut être identifié, et tous les instruments sont disponibles au niveau des yeux.
• De plus, l'API 682 soutient ces considérations de conception. Elle stipule : « Tous les commandes et instruments doivent être situés et agencés pour permettre une visibilité facile par les opérateurs, ainsi qu'une accessibilité pour les tests, ajustements et maintenance » (9.1.5)³.
• Enfin, les panneaux peuvent inclure des informations de numérotation de pièces, l'indication du chemin d'écoulement et des instructions pour l'opérateur. Ces améliorations aident à garantir un démarrage et un arrêt sûrs et fiables des pompes et systèmes de support d'étanchéité.

2. Le système doit être conçu pour une facilité de maintenance.

Bien que le bon fonctionnement du système de support d'étanchéité soit une priorité élevée, il convient également de tenir compte de la conception de systèmes faciles à entretenir. Les systèmes de support d'étanchéité contiennent des articles couramment entretenus tels que des débitmètres, des filtres et d'autres instruments visuels. La maintenance préventive (MP) sur ces systèmes doit être simple et sûre pour les opérateurs. Si les filtres ne sont pas commodément positionnés et disponibles pour le soufflage, il est peu probable que la MP appropriée soit effectuée aux intervalles recommandés.

L'API 682 4e édition recommande également des configurations bloc-purge pour tous les manomètres. Si les systèmes ne sont pas conçus avec cette caractéristique, il est probable qu'au fur et à mesure que les manomètres tombent en panne, les opérateurs se retrouveront sans informations critiques jusqu'au prochain arrêt ou projet où la pompe et le système de support pourront être mis hors service et le manomètre remplacé.

Enfin, il existe une grande variété de connexions de tubage et d'options de conception qui permettent à chaque composant réparable sur un système de support d'étanchéité d'être facilement retiré et remplacé tout en continuant à faire fonctionner le système. Pour les pots d'étanchéité, la 4e édition stipule : « L'exploitation locale, l'évent, le remplissage et la vidange doivent être réalisés depuis le niveau du sol. Sauf spécification contraire, les systèmes qui nécessitent l'utilisation d'une échelle ou d'un marchepied ou qui nécessitent de grimper sur le socle ou la tuyauterie ne sont pas acceptables » (8.1.8).⁴ De nombreuses usines ont des pots d'étanchéité plus anciens avec juste un bouchon de tuyau en haut. Faire grimper les opérateurs sur une échelle pour remplir le pot peut les exposer aux vapeurs de process et est une pratique généralement dangereuse. Concevoir des Plans 52 ou 53 avec des systèmes de remplissage comme celui montré ci-dessous est une considération de conception simple et une meilleure pratique qui favorise une maintenance sûre.

Construire de meilleurs systèmes de support d'étanchéité

La mise en œuvre de ces principes de conception de base pour les systèmes de support d'étanchéité mécanique augmente la fiabilité et réduit les coûts. Pour récapituler comment vous pouvez obtenir de meilleurs résultats avec vos systèmes :

• Envisagez d'utiliser du tubage au lieu de tuyaux soudés pour réduire les coûts d'installation et de maintenance. Cela favorisera également la fiabilité grâce à la réduction des points de fuite potentiels.
• Mettre les pompes hors service pour réparer des problèmes d'instrumentation mineurs ou remplir des pots d'étanchéité ne devrait pas être acceptable. Localiser ces systèmes sur des panneaux, avec un étiquetage approprié et une conception pour une maintenance facile réduit le risque d'erreur de l'opérateur qui peut endommager les étanchéités.

Les défaillances d'étanchéité et les coûts associés au remplacement d'étanchéité devraient être une grande préoccupation pour les groupes d'équipements rotatifs dans toutes les usines. S'assurer que les meilleures pratiques et principes de conception de l'API 682 4e édition sont suivis aide à prévenir ces coûts et crée une exploitation plus sûre et plus fiable.

Swagelok fournit la conception et l'assemblage de systèmes de support d'étanchéité via notre réseau de plus de 200 centres de vente et service agréés. Nous offrons des systèmes configurables, locaux et fiables qui sont meilleurs par conception pour vous aider à réduire les coûts, gagner du temps et améliorer la sécurité de vos équipements rotatifs. Pour des conseils supplémentaires sur la conception et l'installation de vos systèmes de support d'étanchéité mécanique, ou pour trouver les bons kits ou assemblages de plans d'étanchéité API pour vos applications, contactez votre équipe Swagelok locale.

¹ API Standard 682, Première Édition, 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, Mars, 2018.

³ API Standard 682, Quatrième Édition, 2014 « Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps », American Petroleum Institute, Washington, D.C.

⁴ API Standard 682, Quatrième Édition, 2014 « Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps », American Petroleum Institute, Washington, D.C.