Чтобы понять утечку центробежного насоса, важно сначала понять основные принципы работы центробежного насоса. Когда поток поступает через проушину рабочего колеса насоса и вверх по лопастям рабочего колеса, жидкость находится под более низким давлением и низкой скоростью. Когда поток проходит через улитку, давление увеличивается и скорость увеличивается. Затем поток выходит через выпускное отверстие, после чего давление становится высоким, но скорость замедляется. Поток, поступающий в насос, должен выходить из насоса. Насос передает напор (или давление), что означает увеличение энергии перекачиваемой жидкости.
Отказы некоторых компонентов центробежного насоса, таких как муфта, гидравлические, статические соединения и подшипники, приводят к выходу из строя всей системы, но примерно шестьдесят девять процентов всех отказов насоса происходят из-за неисправности уплотнительного устройства.
НЕОБХОДИМОСТЬ В ТОРЦОВЫХ УПЛОТНЕНИЯХ
Механическое уплотнение — это устройство, которое используется для контроля утечек между вращающимся валом и резервуаром, заполненным жидкостью или газом. Его основная обязанность – контроль утечек. Все уплотнения негерметичны — они необходимы для того, чтобы поддерживать пленку жидкости по всей поверхности механического уплотнения. Утечка со стороны атмосферы довольно невелика; Например, утечка углеводородов измеряется измерителем ЛОС в частях на миллион.
До того, как были разработаны механические уплотнения, инженеры обычно герметизировали насос с помощью механической набивки. Механическая набивка, волокнистый материал, обычно пропитанный смазкой, такой как графит, разрезалась на секции и заполнялась так называемой «сальниковой коробкой». Затем к
заднюю часть, чтобы все упаковать. Поскольку набивка находится в прямом контакте с валом, она требует смазки, но все равно отнимает мощность.
Обычно «фонарное кольцо» позволяет подавать промывочную воду на набивку. Эта вода, необходимая для смазки и охлаждения вала, будет просачиваться либо в технологический процесс, либо в атмосферу. В зависимости от вашего приложения вам может потребоваться:
· Направляйте промывочную воду в сторону от процесса, чтобы избежать загрязнения.
· Не допускайте скопления смывной воды на полу (избыточное распыление), что является одновременно проблемой OSHA и проблемой домашнего хозяйства.
· защищайте корпус подшипника от промывочной воды, которая может загрязнить масло и в конечном итоге привести к выходу подшипника из строя.
Как и в случае с каждым насосом, вам необходимо протестировать его, чтобы определить ежегодные затраты, необходимые для его эксплуатации. Набивной насос может быть доступен по цене в установке и обслуживании, но если вы подсчитаете, сколько галлонов воды он потребляет в минуту или в год, вы можете быть удивлены стоимостью. Насос с механическим уплотнением потенциально может сэкономить вам много годовых затрат.
Учитывая общую геометрию механического уплотнения, везде, где есть прокладка или уплотнительное кольцо, возникает потенциальная точка утечки:
· Изношенное, изношенное или потертое динамическое уплотнительное кольцо (или прокладка) при движении механического уплотнения.
· Грязь или загрязнения между механическими уплотнениями.
· Нестандартная работа механических уплотнений.
ПЯТЬ ВИДОВ НЕИСПРАВНОСТЕЙ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Если центробежный насос обнаруживает неконтролируемую утечку, необходимо тщательно проверить все потенциальные причины, чтобы определить, нужен ли вам ремонт или новая установка.
1. Эксплуатационные сбои
Пренебрежение точкой наилучшей эффективности. Эксплуатируете ли вы насос в точке наилучшей эффективности (BEP) на кривой производительности? Каждый насос спроектирован с
конкретная точка эффективности. Когда вы эксплуатируете насос за пределами этой области, вы создаете проблемы с потоком, которые приводят к сбою системы.
Недостаточная чистая положительная высота всасывания (NPSH). Если у вашего насоса недостаточная высота всасывания, вращающийся узел может стать нестабильным, вызвать кавитацию и привести к выходу из строя уплотнения.
Работа в тупике: если вы установите регулирующий клапан слишком низко для дросселирования насоса, вы можете заглушить поток. Закупоренный поток вызывает рециркуляцию внутри насоса, что приводит к выделению тепла и способствует выходу из строя уплотнения.
Работа всухую и неправильная вентиляция уплотнения. Вертикальный насос является наиболее уязвимым, поскольку механическое уплотнение расположено сверху. Если у вас неправильная вентиляция, воздух может застрять вокруг уплотнения и не сможет эвакуировать сальниковую коробку. Механическое уплотнение вскоре выйдет из строя, если насос продолжит работать в таком состоянии.
Низкий запас пара: это жидкости для мгновенного испарения; горячие углеводороды вспыхнут при воздействии атмосферных условий. Когда пленка жидкости проходит через механическое уплотнение, она может вспыхнуть со стороны атмосферы и вызвать поломку. Этот сбой часто случается в системах питания котлов: горячая вода при температуре 250–280°F вспыхивает с падением давления на поверхностях уплотнения.
2. Механические неисправности
Несоосность вала, дисбаланс муфты и дисбаланс рабочего колеса могут способствовать выходу из строя механического уплотнения. Кроме того, если после установки насоса к нему прикручены болтами трубы с перекосом, вы создадите большую нагрузку на насос. Вам также необходимо избегать плохой базы: безопасна ли база? Залито ли оно правильно? У тебя мягкая нога? Правильно ли он закручен? И последнее, проверьте подшипники. Если допуск подшипников изнашивается, валы будут перемещаться и вызывать вибрации в насосе.
3. Неисправности компонентов уплотнения.
Есть ли у вас хорошая трибологическая (исследование трения) пара? Вы выбрали правильные комбинации облицовки? А как насчет качества материала поверхности уплотнения? Подходят ли ваши материалы для вашего конкретного применения? Вы выбрали подходящие вторичные уплотнения, такие как прокладки и уплотнительные кольца, которые подготовлены к химическому и тепловому воздействию? Ваши пружины не должны быть засорены, а сильфон не должен подвергнуться коррозии. Наконец, следите за деформациями торца из-за давления или тепла, поскольку механическое уплотнение под большим давлением фактически прогибается, а перекошенный профиль может вызвать утечку.
4. Ошибки проектирования системы
Вам необходимо правильное устройство промывки уплотнения, а также достаточное охлаждение. Двойные системы содержат барьерные жидкости; Дополнительный уплотнительный бак должен находиться в правильном месте, с правильными приборами и трубопроводами. Вам необходимо принять во внимание длину прямой трубы на всасывании — некоторые старые насосные системы, которые часто поставлялись в комплекте, включают колено на 90° на всасывании прямо перед тем, как поток попадает в проушину рабочего колеса. Колено вызывает турбулентный поток, который создает нестабильность во вращающемся узле. Все всасывающие/выпускные и байпасные трубопроводы также должны быть спроектированы правильно, особенно если некоторые трубы ремонтировались в какой-то момент на протяжении многих лет.
5. Все остальное
На другие различные факторы приходится лишь около 8 процентов всех неудач. Например, иногда требуются вспомогательные системы для обеспечения приемлемых условий эксплуатации механического уплотнения. Что касается двойных систем, вам нужна вспомогательная жидкость, которая будет действовать как барьер, предотвращающий попадание загрязнений или технологической жидкости в окружающую среду. Однако для большинства пользователей обращение к одной из первых четырех категорий обеспечит необходимое решение.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Механические уплотнения являются основным фактором надежности вращающегося оборудования. Они несут ответственность за утечки и сбои в системе, но также указывают на проблемы, которые в конечном итоге могут привести к серьезному повреждению в будущем. На надежность уплотнения во многом влияют конструкция уплотнения и условия эксплуатации.
Фрэнк Ротелло, инженер-механик Cummins-Wagner Co., Inc.
Время публикации: 04 января 2022 г.