Чтобы понять, что такое утечка в центробежном насосе, важно сначала понять принцип его работы. Когда поток поступает через рабочее колесо насоса и поднимается по его лопастям, давление и скорость жидкости снижаются. При прохождении потока через улитку давление и скорость увеличиваются. Затем поток выходит через выпускное отверстие, где давление высокое, но скорость снижается. Поток, поступающий в насос, должен выйти из насоса. Насос создаёт напор (или давление), то есть увеличивает энергию перекачиваемой жидкости.
Некоторые неисправности компонентов центробежного насоса, таких как муфта, гидравлика, статические соединения и подшипники, могут привести к отказу всей системы, но примерно шестьдесят девять процентов всех отказов насосов являются следствием неисправности уплотнительного устройства.
НЕОБХОДИМОСТЬ МЕХАНИЧЕСКИХ УПЛОТНЕНИЙ
Механическое уплотнение— это устройство, используемое для контроля утечек между вращающимся валом и сосудом, заполненным жидкостью или газом. Его основная задача — контролировать утечки. Все уплотнения протекают — это необходимо для поддержания жидкостной плёнки по всей поверхности торцевого уплотнения. Утечки через атмосферу довольно незначительны; например, утечки в углеводородах измеряются с помощью измерителя летучих органических соединений (ЛОС) в частях на миллион.
До появления механических уплотнений инженеры обычно герметизировали насос с помощью механической набивки. Механическая набивка – волокнистый материал, обычно пропитанный смазкой, например, графитом, – разрезалась на секции и помещалась в так называемую «сальниковую коробку». Затем с задней стороны добавлялся сальник для уплотнения всего узла. Поскольку набивка непосредственно контактирует с валом, она требует смазки, но всё равно снижает мощность.
Обычно «фонарное кольцо» позволяет подавать промывочную воду на набивку. Эта вода, необходимая для смазки и охлаждения вала, будет вытекать либо в технологический процесс, либо в атмосферу. В зависимости от области применения может потребоваться:
- направляйте промывочную воду в сторону от технологического процесса, чтобы избежать загрязнения.
- не допускайте скопления смывной воды на полу (распыления), что является проблемой как OSHA, так и поддержания чистоты в доме.
- защитить корпус подшипника от попадания промывочной воды, которая может загрязнить масло и в конечном итоге привести к выходу подшипника из строя.
Как и любой насос, вам следует протестировать его, чтобы определить годовые расходы на его эксплуатацию. Установка и обслуживание сальникового насоса может быть недорогой, но если подсчитать, сколько галлонов воды он потребляет в минуту или в год, стоимость может вас удивить. Насос с механическим уплотнением может потенциально сэкономить вам значительную часть годовых расходов.
Учитывая общую геометрию механического уплотнения, в любом месте, где есть прокладка или уплотнительное кольцо, возникает потенциальная точка утечки:
- Разъеденное, изношенное или истертое динамическое уплотнительное кольцо (или прокладка) при движении механического уплотнения.
- Грязь или загрязнения между механическими уплотнениями.
- Нештатная операция в механических уплотнениях.
ПЯТЬ ТИПОВ НЕИСПРАВНОСТЕЙ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Если в центробежном насосе обнаружена неконтролируемая утечка, необходимо тщательно проверить все возможные причины, чтобы определить, требуется ли ремонт или новая установка.
1. Эксплуатационные сбои
Пренебрежение точкой максимальной эффективности: Эксплуатируете ли вы насос в точке максимальной эффективности (ТНЭ) на кривой производительности? Каждый насос разработан с учётом определённой точки эффективности. Эксплуатация насоса за пределами этой точки эффективности создаёт проблемы с расходом, которые приводят к отказу системы.
Недостаточный положительный напор всасывания (NPSH): если у вашего насоса недостаточный напор всасывания, вращающийся узел может стать нестабильным, вызвать кавитацию и привести к разрушению уплотнения.
Операционная деятельность вхолостую:Если установить регулирующий клапан слишком низко для дросселирования насоса, можно перекрыть поток. Заблокированный поток приводит к рециркуляции жидкости внутри насоса, что приводит к выделению тепла и разрушению уплотнения.
Работа всухую и неправильная вентиляция уплотнения: Вертикальный насос наиболее подвержен этой проблеме, поскольку механическое уплотнение расположено сверху. При неправильной вентиляции воздух может скапливаться вокруг уплотнения и не сможет удалить воздух из сальника. Если насос продолжит работать в таком состоянии, механическое уплотнение вскоре выйдет из строя.
Низкий запас по парообразному составу:Это быстроиспаряющиеся жидкости; горячие углеводороды вскипают при контакте с атмосферой. При прохождении жидкой плёнки через торцевое уплотнение она может вскипать со стороны атмосферы и привести к отказу. Этот отказ часто случается в системах питания котлов: горячая вода при температуре 128-142 °C вскипает из-за падения давления на поверхностях уплотнения.
2. Механические неисправности
Несоосность валов, дисбаланс муфты и рабочего колеса могут способствовать выходу из строя торцевого уплотнения. Кроме того, если после установки насоса к нему прикручены болтами неправильно соосные трубы, на насос будет оказываться большая нагрузка. Также следует обратить внимание на некачественное основание: надёжно ли оно закреплено? Правильно ли оно зацементировано? Есть ли у вас «мягкая опора»? Правильно ли закреплено болтами? И наконец, проверьте подшипники. Если подшипники изнашиваются, валы будут смещаться, вызывая вибрации в насосе.
3. Неисправности уплотнительных компонентов
У вас хорошая трибологическая (изучающая трение) пара? Выбраны ли правильные комбинации торцевых поверхностей? Каково качество материала торцевых поверхностей уплотнения? Соответствуют ли ваши материалы вашим конкретным условиям применения? Выбраны ли надлежащие вторичные уплотнения, такие как прокладки и уплотнительные кольца, устойчивые к химическому и тепловому воздействию? Пружины не должны быть забиты, а сильфоны — подвержены коррозии. И наконец, обращайте внимание на деформацию торцевых поверхностей под воздействием давления или тепла, поскольку торцевое уплотнение под высоким давлением фактически прогибается, а перекос профиля может привести к утечке.
4. Ошибки проектирования системы
Необходима правильная система промывки уплотнений и достаточное охлаждение. В сдвоенных системах используются затворные жидкости; вспомогательный уплотнительный бак должен быть расположен в правильном месте, с соответствующими приборами и трубопроводами. Необходимо учитывать длину прямого участка трубопровода на всасывании — некоторые старые насосные системы, которые часто поставлялись в виде сборной конструкции, включают в себя колено 90° на всасывании непосредственно перед входом потока в рабочее колесо. Колено создает турбулентный поток, который приводит к нестабильности вращающегося узла. Все всасывающие, нагнетательные и перепускные трубопроводы также должны быть спроектированы правильно, особенно если некоторые из них ремонтировались в течение многих лет.
5. Все остальное
На другие факторы приходится лишь около 8% всех отказов. Например, для обеспечения приемлемых условий эксплуатации торцевого уплотнения иногда требуются вспомогательные системы. В случае с двойными системами необходима вспомогательная жидкость, которая служит барьером, предотвращающим попадание загрязнений или технологической жидкости в окружающую среду. Однако для большинства пользователей решение одной из первых четырёх категорий обеспечит необходимое решение.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Механические уплотнения играют важную роль в надежности вращающегося оборудования. Они являются причиной утечек и отказов системы, а также указывают на проблемы, которые в конечном итоге могут привести к серьёзным повреждениям. Надежность уплотнений во многом зависит от их конструкции и условий эксплуатации.
Время публикации: 26 июня 2023 г.