Чтобы понять утечку центробежного насоса, важно сначала понять основную работу центробежного насоса. Когда поток входит через отверстие рабочего колеса насоса и поднимается по лопастям рабочего колеса, жидкость находится под более низким давлением и с низкой скоростью. Когда поток проходит через улитку, давление увеличивается, а скорость увеличивается. Затем поток выходит через выпуск, в этой точке давление высокое, но скорость замедляется. Поток, который поступает в насос, должен выйти из насоса. Насос передает напор (или давление), что означает, что он увеличивает энергию жидкости насоса.
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 результатом неисправности уплотнительного устройства.
НЕОБХОДИМОСТЬ МЕХАНИЧЕСКИХ УПЛОТНЕНИЙ
Механическое уплотнение— это устройство, которое используется для контроля утечки между вращающимся валом и наполненным жидкостью или газом сосудом. Его главная задача — контролировать утечку. Все уплотнения протекают — они должны это делать, чтобы поддерживать пленку жидкости по всей поверхности механического уплотнения. Утечка, которая выходит через атмосферу, довольно мала; утечка в углеводороде, например, измеряется измерителем ЛОС в частях/миллион.
До того, как были разработаны механические уплотнения, инженеры обычно герметизировали насос механической набивкой. Механическая набивка, волокнистый материал, обычно пропитанный смазкой, такой как графит, разрезалась на секции и набивалась в то, что называлось «сальниковой коробкой». Затем на заднюю сторону добавлялся сальник, чтобы все забить. Поскольку набивка находится в прямом контакте с валом, она требует смазки, но все равно будет отнимать мощность.
Обычно «фонарное кольцо» позволяет промывать набивку водой. Эта вода, необходимая для смазки и охлаждения вала, будет вытекать либо в процесс, либо в атмосферу. В зависимости от вашего применения вам может потребоваться:
- направляйте промывочную воду в сторону от технологического процесса, чтобы избежать загрязнения.
- предотвращают скопление смывной воды на полу (разбрызгивание), 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 в случае с любым насосом, вам нужно будет протестировать свой насос, чтобы узнать годовые расходы, необходимые для его работы. Установка и обслуживание насоса с набивкой могут быть доступными, но если вы подсчитаете, сколько галлонов воды он потребляет в минуту или в год, вы можете удивиться стоимости. Насос с механическим уплотнением может потенциально сэкономить вам много 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 наилучшей эффективности: Вы эксплуатируете насос в точке наилучшей эффективности (BEP) на кривой производительности? Каждый насос разработан с определенной точкой эффективности. Когда вы эксплуатируете насос за пределами этой области, вы создаете проблемы с потоком, которые приводят к отказу системы.
Недостаточная высота всасывания (NPSH): если у вашего насоса недостаточная высота всасывания, вращающийся узел может стать нестабильным, вызвать кавитацию и привести к выходу из строя уплотнения.
Операционная мертвая голова:Если вы установите регулирующий клапан слишком низко, чтобы дросселировать насос, вы можете задушить поток. Задушенный поток вызывает рециркуляцию внутри насоса, что приводит к образованию тепла и способствует выходу из строя уплотнения.
Сухой ход и неправильная вентиляция уплотнения: Вертикальный насос наиболее уязвим, поскольку механическое уплотнение расположено сверху. Если вентиляция неправильная, воздух может скапливаться вокруг уплотнения и не сможет эвакуировать сальник. Механическое уплотнение вскоре выйдет из строя, если насос продолжит работать в таком состоянии.
Низкий запас пара:Это вспыхивающие жидкости; горячие углеводороды вспыхивают при воздействии атмосферных условий. Когда пленка жидкости проходит через механическое уплотнение, она может вспыхнуть на атмосферной стороне и вызвать отказ. Этот отказ часто случается с системами питания котлов — горячая вода при температуре 250-280ºF вспыхивает при падении 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 вы неправильно прикрутили к нему трубы, вы создадите большую нагрузку на насос. Вам также нужно избегать плохого основания: надежно ли основание? Правильно ли оно зацементировано? У вас мягкая опора? Правильно ли оно прикручено? И последнее, проверьте подшипники. Если допуск подшипников изнашивается, валы будут двигаться и вызывать вибрации в насосе.
3. Неисправности уплотнительных компонентов
У вас хорошая трибологическая (изучение трения) пара? Выбрали ли вы правильные комбинации поверхностей? Как насчет качества материала поверхности уплотнения? Подходят ли ваши материалы для вашего конкретного применения? Выбрали ли вы правильные вторичные уплотнения, такие как прокладки и уплотнительные кольца, которые подготовлены к химическому и тепловому воздействию? Ваши пружины не должны быть забиты, а сильфоны — подвержены коррозии. Наконец, следите за деформациями поверхности от давления или тепла, поскольку механическое уплотнение под большим давлением фактически прогнется, а перекошенный профиль может привести к утечке.
4. Ошибки проектирования системы
Вам нужна правильная система промывки уплотнения, а также достаточное охлаждение. Двойные системы имеют барьерные жидкости; вспомогательный уплотнительный бак должен быть в правильном месте, с правильными приборами и трубопроводами. Вам нужно принять во внимание длину прямой трубы на всасывании — некоторые старые насосные системы, которые часто поставлялись в виде упакованного салазок, включают 90º колено на всасывании прямо перед тем, как поток попадает в глаз рабочего колеса. Колено вызывает турбулентный поток, который создает нестабильность во вращающемся узле. Все всасывающие/нагнетательные и байпасные трубопроводы также должны быть спроектированы правильно, особенно если некоторые трубы ремонтировались в какой-то момент на протяжении многих лет.
5. Все остальное
Другие разнообразные факторы составляют всего около 8 процентов всех отказов. Например, иногда требуются вспомогательные системы для обеспечения приемлемой рабочей среды для 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 решение одной из первых четырех категорий будет содержать необходимое им решение.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Механические уплотнения являются основным фактором надежности вращающегося оборудования. Они ответственны за утечки и отказы системы, но они также указывают на проблемы, которые в конечном итоге могут привести к серьезным повреждениям в будущем. Надежность уплотнения во многом зависит от конструкции уплотнения и рабочей среды.
Время публикации: 26 июня 2023 г.