Существует множество различных типов оборудования, требующих герметизации вращающегося вала, проходящего через неподвижный корпус. Два распространенных примера — это насосы и мешалки (или перемешивающие устройства). Хотя основные
Принципы герметизации различного оборудования схожи, однако существуют различия, требующие разных решений. Это недопонимание привело к конфликтам, например, к применению принципов Американского института нефти.
Стандарт API 682 (стандарт механических уплотнений для насосов) используется при выборе уплотнений для смесителей. При сравнении механических уплотнений для насосов и смесителей существует несколько очевидных различий между этими двумя категориями. Например, у консольных насосов расстояние от рабочего колеса до радиального подшипника меньше (обычно измеряется в дюймах) по сравнению с типичным смесителем с верхним входом (обычно измеряется в футах).
Такое большое расстояние без опоры приводит к менее устойчивой платформе с большим радиальным биением, перпендикулярным смещением и эксцентриситетом, чем у насосов. Увеличенное биение оборудования создает определенные проблемы при проектировании механических уплотнений. Что если бы прогиб вала был чисто радиальным? Проектирование уплотнения для таких условий можно было бы легко осуществить, увеличив зазоры между вращающимися и неподвижными компонентами, а также расширив рабочие поверхности уплотнения. Как и предполагалось, проблемы не так просты. Боковая нагрузка на рабочее колесо (или колеса), где бы оно ни находилось на валу смесителя, вызывает прогиб, который передается через уплотнение до первой точки опоры вала — радиального подшипника редуктора. Из-за прогиба вала и маятникового движения прогиб не является линейной функцией.
Это явление будет иметь радиальную и угловую составляющие, которые создают перпендикулярное смещение в месте уплотнения, что может вызвать проблемы с механическим уплотнением. Отклонение можно рассчитать, если известны ключевые характеристики вала и нагрузка на него. Например, стандарт API 682 устанавливает, что радиальное отклонение вала на уплотнительных поверхностях насоса должно быть равно или меньше 0,002 дюйма общего индикаторного показания (TIR) в самых тяжелых условиях. Нормальные диапазоны для смесителей с верхним входом составляют от 0,03 до 0,150 дюйма TIR. Проблемы в механическом уплотнении, которые могут возникнуть из-за чрезмерного отклонения вала, включают повышенный износ компонентов уплотнения, контакт вращающихся компонентов с повреждающими неподвижными компонентами, перекатывание и защемление динамического уплотнительного кольца (что приводит к спиральному разрушению уплотнительного кольца или застреванию поверхности). Все это может привести к сокращению срока службы уплотнения. Из-за чрезмерного движения, присущего смесителям, механические уплотнения могут демонстрировать большую утечку по сравнению с аналогичными уплотнениями.уплотнения насосачто может привести к ненужному повреждению уплотнения и/или даже к преждевременному выходу из строя, если за этим не следить внимательно.
В некоторых случаях тесное сотрудничество с производителями оборудования и понимание его конструкции позволяют интегрировать подшипник качения в уплотнительные картриджи для ограничения угловых колебаний на уплотнительных поверхностях и смягчения подобных проблем. Необходимо тщательно выбирать тип подшипника и полностью понимать потенциальные нагрузки на него, иначе проблема может усугубиться или даже создать новую проблему после установки подшипника. Поставщики уплотнений должны тесно сотрудничать с производителями оригинального оборудования и подшипников для обеспечения правильной конструкции.
В системах с уплотнителями-смесителями обычно используются низкие скорости вращения (от 5 до 300 оборотов в минуту [об/мин]), и некоторые традиционные методы охлаждения барьерных жидкостей не подходят. Например, в системе Plan 53A для двойных уплотнений циркуляция барьерной жидкости обеспечивается внутренним насосом, таким как осевой винтовой насос. Проблема заключается в том, что насос использует скорость вращения оборудования для создания потока, а типичные скорости смешивания недостаточно высоки для обеспечения полезного расхода. Хорошая новость в том, что тепло, выделяемое на поверхности уплотнения, обычно не является причиной повышения температуры барьерной жидкости в системе.уплотнение смесителяИменно тепловое воздействие технологического процесса может привести к повышению температуры барьерной жидкости, а также сделать нижние уплотнительные компоненты, такие как уплотнительные поверхности и эластомеры, более уязвимыми к высоким температурам. Нижние уплотнительные компоненты, такие как уплотнительные поверхности и уплотнительные кольца, более уязвимы из-за близости к технологическому процессу. Повреждение уплотнительных поверхностей происходит не непосредственно из-за тепла, а из-за снижения вязкости и, следовательно, смазывающих свойств барьерной жидкости на нижних уплотнительных поверхностях. Плохая смазка приводит к повреждению поверхностей из-за контакта. Для поддержания низкой температуры барьерной жидкости и защиты уплотнительных компонентов в уплотнительный картридж могут быть включены и другие конструктивные особенности.
Механические уплотнения для смесителей могут быть сконструированы с внутренними охлаждающими змеевиками или рубашками, находящимися в непосредственном контакте с барьерной жидкостью. Эти конструкции представляют собой замкнутую систему низкого давления и малого расхода, в которой охлаждающая вода циркулирует, выполняя функцию теплообменника. Другой метод — использование охлаждающего золотника в картридже уплотнения между нижними компонентами уплотнения и поверхностью крепления оборудования. Охлаждающий золотник представляет собой полость, через которую может протекать охлаждающая вода низкого давления, создавая изолирующий барьер между уплотнением и сосудом для ограничения перегрева. Правильно спроектированный охлаждающий золотник может предотвратить перегрев, который может привести к повреждению.защитные поверхностии эластомеров. Нагрев в процессе приводит к повышению температуры барьерной жидкости.
Эти две конструктивные особенности могут использоваться совместно или по отдельности для контроля температуры в механическом уплотнении. Довольно часто механические уплотнения для смесителей проектируются в соответствии со стандартом API 682, 4-е издание, категория 1, даже если эти машины не соответствуют конструктивным требованиям API 610/682 функционально, по размерам и/или механическим параметрам. Это может быть связано с тем, что конечные пользователи знакомы со стандартом API 682 как спецификацией уплотнений и не знают о некоторых отраслевых спецификациях, которые более применимы к этим машинам/уплотнениям. Стандарты Process Industry Practices (PIP) и Deutsches Institut fur Normung (DIN) — это два отраслевых стандарта, которые более подходят для таких типов уплотнений: стандарты DIN 28138/28154 давно используются производителями смесителей в Европе, а PIP RESM003 стал использоваться в качестве требования к механическим уплотнениям на смесительном оборудовании. Помимо этих спецификаций, общепринятых отраслевых стандартов не существует, что приводит к широкому разнообразию размеров уплотнительных камер, допусков на механическую обработку, прогиба вала, конструкций редукторов, расположения подшипников и т. д., которые варьируются от одного производителя оригинального оборудования (OEM) к другому.
Местоположение и отрасль деятельности пользователя во многом определят, какая из этих спецификаций будет наиболее подходящей для его сайта.механические уплотнения смесителяУказание стандарта API 682 для уплотнения смесителя может быть излишним дополнительным расходом и усложнением. Хотя и возможно интегрировать базовое уплотнение, соответствующее стандарту API 682, в конфигурацию смесителя, такой подход обычно приводит к компромиссу как с точки зрения соответствия стандарту API 682, так и с точки зрения пригодности конструкции для применения в смесителях. На рисунке 3 показан список различий между уплотнением категории 1 по стандарту API 682 и типичным механическим уплотнением смесителя.
Дата публикации: 26 октября 2023 г.