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Jul 09, 2023

Application de techniques appropriées d'étanchéité des fluides dans les applications industrielles d'eau et d'eaux usées

Les systèmes d'eau et d'eaux usées industriels pompent d'énormes volumes d'eau partout

Les systèmes d'eau et d'eaux usées industriels pompent d'énormes volumes d'eau dans les installations de collecte, de distribution et de traitement pour fonctionner avec une efficacité maximale. À mesure que la quantité de ces fluides traités augmente, la complexité des exigences du système augmente également.

De plus, les municipalités et les usines de traitement des déchets utilisent souvent des équipements rotatifs, tels que des pompes à turbine verticales, qui peuvent être difficiles à sceller.

Il est primordial que les systèmes de pompage soient conçus pour gérer à la fois le volume typique de débit d'eau traitée ainsi que les quantités maximales de ruissellement qui se produisent en raison de facteurs tels que des pluies excessives et des pratiques d'étanchéité inappropriées.

Ce n'est un secret pour personne que les anciens dispositifs d'étanchéité d'arbre principal conçus il y a plus de 100 ans restent la principale technologie d'étanchéité encore utilisée aujourd'hui. Cependant, lorsque les utilisateurs finaux sélectionnent la meilleure solution d'étanchéité pour leurs applications d'eau et d'eaux usées, ils doivent saisir quelles technologies de pointe sont disponibles qui répondront le mieux aux besoins spécifiques de leur installation.

Il est important de s'associer à des experts en étanchéité des fluides pour établir une base de référence et mieux comprendre la quantité d'eau utilisée dans votre installation. À partir de là, les équipes peuvent s'attaquer à des problèmes plus importants qui affectent l'étanchéité et la fiabilité globales de l'arbre du système de pompe, notamment la taille de l'arbre, la teneur en sédiments dans l'eau traitée, les taux de fuite, les conditions de démarrage, la pression de l'eau, la vitesse de la pompe, les vibrations et la cavitation. Ceux-ci affectent le succès à long terme de la technologie d'étanchéité et de la pompe.

Cet article discutera de l'importance de mener des études sur l'utilisation de l'eau dans le traitement de l'eau et des eaux usées pour mieux comprendre la quantité d'eau perdue dans une usine et comment les équipes peuvent s'associer pour créer des solutions sur mesure telles que des joints mécaniques qui éliminent les fuites et augmentent la fiabilité globale du système.

Toutes les installations industrielles utilisent l'eau d'une manière ou d'une autre pour fonctionner efficacement. Les systèmes de traitement des eaux industrielles varient en fonction des besoins de chaque installation, alors comment les fabricants, les techniciens de maintenance et les équipes de l'usine peuvent-ils savoir exactement la quantité d'eau consommée par leur usine ? Ceci est essentiel, car la compréhension des systèmes de traitement de l'eau industrielle et de l'utilisation de l'eau peut aider n'importe quelle usine à conserver l'eau et à économiser de l'argent.

Les systèmes de traitement de l'eau industrielle peuvent être simples et compacts. Il peut également s'agir de procédés complexes et multi-unités. Ces systèmes sont utilisés pour traiter l'eau pour de nombreuses applications végétales différentes. Ils rendent l'eau plus appropriée pour la consommation, la fabrication ou même l'élimination. Les technologies sélectionnées, ainsi que l'ordre dans lequel elles apparaissent dans chaque système, dépendent des contaminants qui sont éliminés.

Certains des systèmes de traitement des eaux industrielles les plus demandés comprennent :

Systèmes de traitement de l'eau brute : utilisés pour le prétraitement et l'optimisation de l'eau de source. Il s'agit d'eau naturellement présente dans l'environnement. Le système améliore l'efficacité de la production et les performances des processus pour des applications spécifiques.

Systèmes de traitement de l'eau d'alimentation des chaudières : traitez l'eau pour protéger les composants et la tuyauterie de la chaudière. Ils éliminent les contaminants présents dans la chaudière et/ou l'eau d'alimentation d'appoint. Ces contaminants provoquent une accumulation de tartre ainsi que d'autres problèmes qui peuvent être préjudiciables à l'équipement.

Systèmes de traitement de l'eau des tours de refroidissement : utilisés pour protéger les composants des tours de refroidissement contre les dommages. Ces dommages peuvent être causés par des contaminants dans l'eau d'alimentation, l'eau de circulation et l'eau de purge.

Systèmes de traitement des eaux usées : Convertir les flux utilisés en un effluent qui peut être réutilisé ou rejeté en toute sécurité dans l'environnement ou dans une installation de traitement municipale.

Les usines doivent décider si un système de traitement des eaux industrielles est nécessaire. Ils doivent également déterminer lequel choisir. La consultation de spécialistes qualifiés en traitement de l'eau peut aider l'équipe dans ces décisions. Ils peuvent également aider les usines à déterminer leurs objectifs et leurs budgets.

Le traitement de l'eau est coûteux et énergivore. Si l'usine n'utilise pas cette eau de manière efficace et efficiente, les utilisateurs peuvent envoyer de l'argent par les fenêtres.

Un domaine dans lequel une usine peut gaspiller de l'eau par inadvertance est le rinçage des joints mécaniques et/ou des garnitures. Pour s'assurer que l'utilisation de l'eau est aussi efficace que possible, les utilisateurs doivent comprendre l'utilisation actuelle de l'eau de leur usine. Une étude sur l'utilisation de l'eau peut économiser des millions de gallons par an et aider les plantes :

Un expert en étanchéité des fluides utilise des tests par ultrasons pour vérifier les médias d'une usine, l'eau de rinçage et le taux de fuite. Cet audit permet de déterminer une stratégie d'eau de chasse optimale.

Par exemple, de nombreuses usines maintiennent des débits d'eau de chasse élevés. Cependant, ils ne maintiennent pas la pression de rinçage à 15 à 20 livres par pouce carré (psi) au-dessus de la pression de la boîte à garniture. Les usines doivent se concentrer sur les pressions maintenues, et non sur les débits, pour optimiser les performances d'étanchéité et de garniture.

Lors de l'étude d'utilisation de l'eau, les experts fournissent un récapitulatif de la consommation d'eau actuelle de l'installation. Parallèlement, ils développent une stratégie de réduction d'eau pour chaque presse-étoupe de l'usine. L'achèvement des études sur l'utilisation de l'eau prend généralement entre une et deux semaines.

Par exemple, une papeterie ou une usine chimique typique utilise en moyenne 2 à 3 millions de gallons d'eau par an et par presse-étoupe. Multipliez ce montant par chaque pièce d'équipement en rotation et vous constaterez qu'il existe de grandes possibilités de réduire la consommation globale d'eau.

Une étude sur l'eau a été menée dans une usine de transformation des aliments. Sa facture d'égout s'élevait à près d'un million de dollars par mois en raison de la teneur élevée en solides. La décision a été prise d'ajouter des systèmes en boucle fermée sur de nombreux actifs, ce qui a permis d'éliminer la consommation d'eau sur ces pompes et vannes.

Les informations tirées d'une étude sur l'utilisation de l'eau peuvent aider à prendre une décision cruciale : quelle technologie d'étanchéité est la meilleure pour cette application spécifique ?

Conçu pour la première fois au début du XXe siècle, l'ancien système d'étanchéité (garniture à compression) est le type de dispositif d'étanchéité le plus ancien et le plus courant utilisé pour empêcher les fuites de produit et prolonger la durée de vie des pompes, vannes et autres équipements rotatifs. Pendant des décennies, la plupart des garnitures n'étaient que des fibres végétales lubrifiées insérées dans le presse-étoupe entre le corps d'une pompe ou d'une vanne et son élément rotatif.

Aujourd'hui, des matériaux fibreux exotiques tels que des fils de polytétrafluoroéthylène (PTFE), des fils de graphite et des fils de carbone sont utilisés pour créer une garniture qui non seulement est conforme aux normes d'utilisation de l'eau plus strictes, mais peut également résister à des températures plus élevées, des vitesses d'arbre plus rapides et des plages de pH plus larges. L'histoire a montré qu'il est possible d'atteindre une durée de vie moyenne de trois ans ou plus dans certaines applications.

La garniture de compression est souvent la solution d'étanchéité que les équipementiers choisissent pour sceller leur équipement, car il s'agit d'une option polyvalente et économique qui ne nécessite aucun démontage des pompes ou de l'équipement à installer. Ceci est important pour les pompes plus grosses qui nécessitent un équipement de manutention spécial pour être soulevées et déplacées et qui sont trop vitales pour les opérations de l'usine pour prévoir des temps d'arrêt. Dans les applications critiques, telles que le pompage d'affluents ou d'effluents où des pompes plus grandes sont utilisées pour déplacer les flux d'eaux usées, les temps d'arrêt peuvent être préjudiciables, en particulier face à des conditions météorologiques incertaines et à des flux supplémentaires dans la station d'épuration lorsque le temps n'est pas un luxe.

Les fluides propres et sans danger pour l'environnement peuvent souvent être scellés avec une garniture de compression tressée ; cependant, bien que la garniture de compression soit un dispositif d'étanchéité flexible et éprouvé, elle nécessite un entretien pendant les périodes de rodage. La garniture s'use au niveau de la zone d'étanchéité dynamique où elle assure l'étanchéité contre l'arbre ou le manchon de la pompe et, mal appliquée, peut affecter la durée de vie de la pompe et entraîner des temps d'arrêt coûteux pour le remplacement des roulements, des manchons et des composants.

Plus important encore, une boîte à garniture avec une garniture de compression installée doit généralement fuir une quantité minimale, ce qui la rend souvent pas entièrement adaptée aux fluides dangereux pour l'environnement comme les eaux usées.

Même dans les applications où le fluide est sans danger pour l'environnement, cette fuite peut ne pas être autorisée dans l'usine en raison de problèmes d'entretien, de problèmes de sécurité et d'un produit coûteux.

Étant donné que la garniture de compression doit généralement fuir et que les joints simples permettent à la vapeur de s'échapper, les fluides dangereux ou corrosifs comme les eaux usées doivent être scellés avec une configuration à double joint et lubrifiés avec un fluide de barrière extérieur comme l'eau, un lubrifiant synthétique ou du glycol.

Un joint mécanique est un dispositif utilisé pour sceller les fluides sur un arbre en rotation. Contrairement à la garniture de compression, dans laquelle l'étanchéité dynamique se produit radialement entre la garniture et l'arbre ou le manchon de la pompe, les joints mécaniques se composent de deux faces plates, l'une rotative et l'autre fixe et montée perpendiculairement à l'arbre, éliminant une grande partie de l'usure de l'arbre causée par la garniture. La rotation de la bague d'étanchéité rotative contre la bague de siège fixe provoque une chute de pression rapide à travers l'interface de joint primaire provoquée par le frottement sur les molécules de liquide entre les faces du joint. Les molécules liquides agissent également comme de petits roulements à billes pour lubrifier et réduire la friction, réduisant ainsi la chaleur et l'usure.

Les joints mécaniques sont conçus pour être étanches, ce qui améliore la fiabilité globale de l'étanchéité et minimise les dommages à la pompe et les problèmes de sécurité causés par les fuites. L'élimination de ces fuites dans un environnement comme une installation de traitement des eaux usées ou une usine de traitement de l'eau réduira les risques de contamination et de défaillance prématurée de l'équipement, ce qui éliminera inévitablement les dommages collatéraux et réduira les coûts d'exploitation globaux.

Lors de la manipulation de fluides de procédé à forte teneur en solides comme les eaux usées municipales, des joints robustes sont nécessaires et une technologie de joint qui élimine ou réduit l'usure de l'arbre est essentielle. Dans ces processus, la garniture de compression peut ne pas être le premier choix, car les particules peuvent s'incruster dans la garniture et être difficiles à éliminer. Cela entraînera une usure et une friction excessives, rendant la garniture moins qu'idéale pour les applications de boue. Un joint pour ce type d'application industrielle est un joint mécanique unique avec un système de rinçage externe. La solution suivante est une garniture mécanique à double disposition. Une autre option est un système de joint d'air où le système est composé d'un joint tandem sans contact qui utilise de l'air pour sceller et de l'eau pour nettoyer et refroidir la boîte à garniture, minimisant ou éliminant les dommages particulaires aux composants du joint. Le système comprend :

Parce que le joint d'étanchéité à l'air est sans contact et flotte au-dessus de l'arbre, le système utilise peu d'énergie. Il résiste également aux conditions du système qui endommagent ou détruisent les joints et les pompes traditionnels, y compris les contraintes de tuyauterie, le désalignement, le fonctionnement hors meilleur point d'efficacité (BEP) et la cavitation.

Il est crucial pour les opérateurs de systèmes de pompage et les installations dans des industries telles que le traitement des eaux usées de s'associer à des experts en étanchéité pour identifier les problèmes à résoudre. Par le biais d'études sur l'utilisation de l'eau et d'examens d'équipements, ces experts peuvent proposer des solutions d'étanchéité conçues sur mesure pour répondre aux besoins d'une usine et former des équipes pour la réussite future.

Non seulement cela réduira les fuites de déchets dangereux, améliorera les conditions de sécurité sur site et réduira les temps d'arrêt, mais cela peut également permettre à une usine d'économiser des millions de gallons d'eau par an.

Chuck Tanner est directeur du développement du marché pour Sealing Equipment Products Co., Inc. (SEPCO). Tanner peut être contacté à [email protected].

Steve Hall, directeur régional du Sud-Est, travaille avec SEPCO depuis 23 ans. Il peut être joint à [email protected]. Pour plus d'informations, visitez sepco.com/industry/water-wastewater.