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Descoberta de Selo Barreira Melhora a Confiabilidade de Compressor na Gas Grid no Reino Unido

Descoberta de Selo Barreira Melhora a Confiabilidade de Compressor na Gas Grid no Reino Unido

Muitos países dependem de sua rede de gasodutos tanto quanto de sua rede elétrica, o que torna social e economicamente imperativo que os operadores da rede se empenhem ao máximo para garantir o mais elevado nível de confiabilidade do sistema. Compressores centrífugos são os corações dos gasodutos, assegurando um fluxo consistente de gás para os clientes industriais, comerciais e residenciais (incluindo termoelétricas a gás) através de altos e baixos na demanda.

O desempenho e disponibilidade do compressor, por sua vez, estão intimamente relacionados com a eficácia da sofisticada tecnologia de vedação do eixo do compressor.  A vedação do eixo cria uma barreira entre o gás pressurizado e o meio ambiente despressurizado, prevenindo uma perda de pressão e contaminação e protegendo a integridade do compressor. Se o desempenho da vedação degrada, o compressor fica comprometido.

O Problema

 

A National Grid opera o sistema de transporte de gás natural da Grã Bretanha compreendendo 4.722 milhas (7.600 km) de gasoduto de alta pressão, incluindo 24 estações de compressão. Sua estação de reforço, Nether Kellet, próxima a Manchester, utiliza  dois compressores centrífugos tipo STC-CP com impelidor em balanço acionado por turbina a gás, amplamente utilizados em transporte de gás. A tecnologia de vedação do eixo do compressor utilizada nesta estação de compressão,  um selo  a gás em conjunto com um selo barreira de aneis de carbono com  injeção de nitrogênio é o padrão industrial até o momento. O selo a gás executa a função principal de vedação do compressor, enquanto o selo de aneis  de carbono protege o selo  a gás contra a contaminação  por óleo do mancal e este contra  contaminação  por gás do compressor.  

Na Nether Kellet, a passagem de óleo de mancal através do selo de separaçãoestava contaminando o selo a gás, causando um nível indesejável de paradas não planejadas do compressor bem como  perda da pressão de nitrogênio durante  paradas pressurizadas. A perda de pressão resultante da distorção dos segmentos dos anéis de carbono dos selos está ligada aos ciclos de baixa pressão no gasoduto. Ciclos de baixa pressão fazem parte da operação normal do gasoduto e é inevitável.

Em 2010, National Grid e Siemens Energy consultaram se a EagleBurgmann poderia a desenvolver uma melhor solução para estes compressores. Os clientes queriam um projeto de selo de separação  que garantisse um filme de gás estável que tolerasse vibrações e assegurasse operações livres de contato em todos os modos de operação. Ele precisaria ser robusto para eliminar o problema de anéis de vedação quebrados.  Não poderia haver passagem óleo com o compressor parado ou em baixa rotação , deveria ser assegurada a prevenção de vazamento de gás e o novo projeto precisava  garantir um baixo e estável consumo de nitrogênio , reduzindo custos da operação.

 

A solução EagleBurgmann

 

As soluções convencionais de vedação atenderam bem as necessidades dos produtores e distribuidores de gás no passado, mas a necessidade por aumento de confiabilidade levou ao desenvolvimento de um novo tipo de selo que possa  garantir uma maior disponibilidade do compressor  em liquefação de GNL, transporte e transmissão de gás ou qualquer compressor no segmento de óleo e  gás: o selo barreira coaxial, CobaSeal.

O CobaSeal foi desenvolvido pela EagleBurgmann em colaboração com o operador da rede de gás National Grid UK e o fabricante de compressores Siemens Energy. Vários meses de operação em campo confirmaram os resultados dos testes antes do lançamento: o CobaSeal é mais robusto que os modelos anteriores de selos, consistentemente confiável em todas as condições de operações e oferecendo economia de custo na forma de redução do consumo de  nitrogênio.

A solução da EagleBurgmann é a primeira na indústria: um selo a gás em conjunto com o novo projeto do selo separação coaxial substituindo os anéis de vedação de carbono existente. O projeto CobaSeal, similar ao selo a gás, é constituído por uma  face rotativa feita de material dúctil e uma face estacionária de carbeto de silício, ambos com um recobrimento de alto desempenho.  O gás de separação nitrogênio é direcionado através de orifícios axiais na face estacionária para o diâmetro central da face rotativa. O gás de separação em seguida, é direcionado em dois sentidos – um para o diâmetro interno em direção ao vent secundário, e o outro para o diâmetro externo da face do selo em direção a câmara do mancal.

 

Características e Vantagens do CobaSeal

 

O projeto aerostático do CobaSeal separa as faces rotativa e estacionária do selo no momento que o selo é pressurizado e conduz a um funcionamento isento de desgaste.  O estável filme de gás elimina o risco do contato entre as faces rotativa e estacionária do selo durante condições irregulares de operações como vibrações axiais ou micro movimentos do eixo do compressor. O CobaSeal não tem restrições no que diz respeito a operações em baixa rotação (slow row / turning gear) e operação não continua do compressor . O projeto permite pressão de operação de até 10 barg (145 psig) na linha de vent combinada com controle de pressão diferencial, que é uma proteção adicional em caso de falha  do selo  Tandem. O risco de vazamento do gás de processo para o mancal do compressor também é eliminado.

O projeto do novo CobaSeal passou por extensos testes em laboratório, incluindo a simulação de condições adversas e  operação nas máximas condições de projeto. O selo foi primeiramente testado conforme especificações EagleBurgmann e então submetido a testes testemunhados de aceitação criado especificamente para as condições de campo na National Grid. Todos os testes foram realizados com sucesso, incluindo a simulação de uma falha total do selo a gás com o fornecimento de gás de separação controlada no selo barreira coaxial.

Após a realização de todos os testes, uma inspeção demonstrou que as faces do selo coaxial testado estavam em perfeitas condições, como novo. Não foi verificada nenhuma marca de contato entre as faces, demonstrando que a função de separação do selo, essencial para a operação contínua com segurança funcionou conforme projeto.

 

CobaSeal Se Portando Bem em Campo

 

Desde sua instalação, em Agosto/2011, em um compressor em Nether Kellet com um diâmetro de eixo de 102 mm (4 in.), o CobaSeal vem operando com sucesso. “A unidade foi submetida a diversas condições operacionais, incluindo ensaios de ”surge”, partidas e paradas  e trips em funcionamento e partida, passando já de 1.300 horas de operação”, disse Huub de Bruijn,  Gerente de produto e serviço de compressores na Siemens Energy. “Do ponto de vista operacional, o selo de barreira coaxial cumpriu exatamente com o que a National Grid esperava alcançar: notável maior disponibilidade do compressor e intervalo de manutenção estendido. Desde a instalação, o tempo de paradas não programadas do compressor foi basicamente zero.”

Isso é confirmado pela avaliação da própria National Grid. “Em geral, a operação do CobaSeal já está provando ser um sucesso. Houveram várias partidas e paradas incluindo paradas de emergência (trips) e ainda suportou o mais severo dos testes; teste de performance do compressor durante o  qual a linha de surge foi bloqueada. Não houve nenhum problema em sua operação desde a instalação” disse Mike Marcinko, engenheiro responsável por ativos da National Grid. O consumo de nitrogênio é menor do que metade de um selo de anéis de carbono, em linha com resultados dos testes de pré-fornecimento. Não houve nenhuma evidência de óleo lubrificante na linha de vent secundário do compressor. Tudo isto indica que a National Grid pode esperar a operação do selo livre de desgaste e com intervalos de manutenção estendidos para 10 anos.

O projeto do CobaSeal EagleBurgmann pode ser adaptado para todas as cavidades de selo padrões. O projeto foi oficialmente certificado pela Siemens Energy para uso em seus compressores, e a EagleBurgmann planeja tê-los também certificados por outros fabricantes de compressores para aplicações em nas indústrias de óleo & gás em todo o mundo.

Para maiores informações sobre o CobaSeal, entre em contato em info@us.eagleburgmann.com​.