Мы знаем, что механическое уплотнение должно работать до тех пор, пока не износится углерод, но наш опыт показывает, что с оригинальным уплотнением, установленным в насосе, этого никогда не происходит. Мы покупаем дорогое новое механическое уплотнение, и оно тоже не изнашивается. Так что, новое уплотнение — пустая трата денег?
Не совсем. Вы делаете что-то, кажущееся логичным: пытаетесь решить проблему с уплотнителем, купив другой, но это всё равно, что пытаться качественно покрасить автомобиль, покупая краску хорошего бренда.
Если вы хотите качественно покрасить автомобиль, вам придется сделать четыре вещи: подготовить кузов (ремонт металла, удаление ржавчины, шлифовка, маскировка и т. д.); купить краску хорошего бренда (не все краски одинаковы); правильно наносить краску (с точным соблюдением давления воздуха, без капель и потеков, с частой шлифовкой между грунтовкой и финишным слоем); и ухаживать за краской после ее нанесения (мыть, натирать воском и хранить в гараже).
mcneally-seals-2017
Если вы правильно выполнили эти четыре пункта, как долго может прослужить краска на автомобиле? Конечно, годами. Выйдите на улицу и посмотрите на проезжающие машины, и вы увидите доказательства того, что люди не делают этих четырёх пунктов. На самом деле, мы так редко, что, когда видим старый автомобиль, который выглядит хорошо, мы замираем от восторга.
Достижение долгого срока службы уплотнителя также включает четыре шага. Они должны быть очевидны, но давайте всё же рассмотрим их.
Подготовка насоса к герметизации – это работа с корпусом.
Купите хорошую герметизацию – хорошую краску
Правильно установите уплотнитель – правильно нанесите краску
При необходимости используйте правильный контроль окружающей среды (а это, скорее всего, так и есть) – также мойте и натирайте воском.
Мы подробно рассмотрим каждую из этих тем и, надеемся, начнём увеличивать срок службы наших механических уплотнений до такой степени, что большинство из них изнашиваются. Эта информация относится к центробежным насосам, но может быть применима практически к любому типу вращающегося оборудования, включая миксеры и агитаторы.
Подготовка насоса к герметизации
Для подготовки необходимо выровнять насос и привод с помощью лазерного выравнивателя. Ещё лучше использовать адаптер с рамкой типа «C» или «D».
Затем выполняется динамическая балансировка вращающегося узла. Это можно сделать с помощью большинства приборов для анализа вибрации, но если у вас нет соответствующей программы, обратитесь к поставщику. Необходимо убедиться, что вал не погнут, и вращать его между центрами.
Рекомендуется избегать использования втулок вала, поскольку сплошной вал менее склонен к прогибу и гораздо лучше подходит для механического уплотнения, а также стараться по возможности уменьшить натяжение трубы.
Если температура продукта превышает 100 °C, используйте насос с конструкцией «осевой линии», поскольку это снизит нагрузку на трубопровод в насосе. Также используйте насосы с малым отношением длины вала к диаметру. Это особенно важно для насосов периодического действия.
Используйте сальник увеличенного размера, избегайте конических конструкций и оставьте для уплотнения достаточно места. Постарайтесь, чтобы торцевая поверхность сальника была максимально перпендикулярна валу, что можно сделать с помощью торцовочных инструментов, и уменьшите вибрацию любыми известными вам способами.
Крайне важно не допускать кавитации в насосе, так как это может привести к отскоку уплотнительных поверхностей и повреждению. Гидравлический удар также может возникнуть при отключении питания насоса во время его работы, поэтому примите превентивные меры, чтобы избежать этих проблем.
При подготовке насоса к герметизации необходимо проверить несколько моментов, в том числе: масса основания насоса/двигателя должна быть как минимум в пять раз больше массы оборудования, установленного на нем; расстояние между всасывающим отверстием насоса и первым коленом должно составлять десять диаметров трубы; а также следует убедиться, что опорная плита выровнена и зацементирована.
Отрегулируйте открытое рабочее колесо, чтобы снизить вибрацию и проблемы с внутренней рециркуляцией, убедитесь, что подшипники достаточно смазаны, и что в их полость не попадает вода и твердые частицы. Также следует заменить смазочные или манжетные уплотнения на лабиринтные или торцевые.
Обязательно избегайте подключения линий рециркуляции нагнетания к сальнику. В большинстве случаев рециркуляция всасывания будет эффективнее. Если в насосе установлены компенсационные кольца, обязательно проверьте их зазор.
Последнее, что нужно сделать при подготовке насоса, — убедиться, что смачиваемые части насоса изготовлены из коррозионно-стойких материалов, поскольку чистящие средства и растворители в линиях иногда вызывают проблемы, которые проектировщик никогда не предполагал.
Затем загерметизируйте возможную утечку воздуха во всасывающую часть насоса и удалите весь воздух, скопившийся в улитке.
Купите хорошую печать
Используйте гидравлически сбалансированные конструкции, обеспечивающие герметичность как под давлением, так и под вакуумом. Если вы планируете использовать эластомер в уплотнении, попробуйте использовать уплотнительное кольцо. Это лучшая форма по многим причинам, но не позволяйте никому поджимать уплотнительное кольцо пружиной, иначе оно не будет изгибаться и вращаться должным образом.
Также следует использовать конструкции уплотнений, устойчивые к истиранию, поскольку истирание вала является основной причиной преждевременного выхода уплотнений из строя.
Стационарные уплотнения (где пружины не вращаются вместе с валом) лучше вращающихся уплотнений (пружины вращаются) для герметизации неконтролируемых выбросов и любых других жидкостей. Если в уплотнении есть небольшие пружины, не допускайте их попадания в жидкость, иначе они легко засорятся. Существует множество конструкций уплотнений, обладающих этой особенностью, препятствующей засорению.
Широкая твердая поверхность отлично подходит для радиального перемещения, которое мы наблюдаем в смесителях и тех уплотнениях, которые физически расположены далеко от подшипников.
Вам также понадобится какое-то демпфирование вибраций для высокотемпературных металлических сильфонных уплотнений, поскольку в них отсутствует эластомер, который обычно выполняет эту функцию.
Используйте конструкции, удерживающие уплотняющую жидкость на наружном диаметре уплотнения, иначе центробежная сила будет выбрасывать твердые частицы на притертые поверхности и ограничивать их движение при износе графита. Также для уплотнительных поверхностей следует использовать ненаполненный графит, поскольку он является лучшим и его стоимость не слишком высока.
Кроме того, убедитесь, что вы можете идентифицировать все материалы уплотнений, поскольку невозможно выявить и устранить неполадки, связанные с «загадочным материалом».
Не позволяйте поставщику говорить вам, что его материал является запатентованным, и если он так считает, найдите другого поставщика или производителя, в противном случае вы заслуживаете всех проблем, которые у вас возникнут.
Старайтесь не допускать контакта эластомеров с поверхностью уплотнения. Эластомер — это та часть уплотнения, которая наиболее чувствительна к теплу, а температура выше всего на поверхностях уплотнения.
Любой опасный или дорогостоящий продукт также должен быть герметизирован двойными уплотнениями. Убедитесь, что гидравлический баланс в обоих направлениях достигнут, иначе вы рискуете, что одно из торцов может открыться из-за реверса давления или скачка.
Наконец, если в конструкции предусмотрен углерод, запрессованный в металлическую оправку, убедитесь, что углерод был запрессован, а не «усажен». Прессованный углерод будет сдвигаться, подстраиваясь под неровности металлической оправки, что поможет сохранить плоскость притертых поверхностей.
Установите уплотнение правильно
Картриджные уплотнения — единственная конструкция, которая имеет смысл, если вы хотите отрегулировать рабочее колесо. Их намного проще устанавливать, поскольку не требуется распечатывать чертежи или проводить какие-либо измерения для получения правильной торцевой нагрузки.
Двойные картриджные уплотнения должны иметь встроенное насосное кольцо, а между уплотнениями следует по возможности использовать буферную жидкость (более низкое давление), чтобы избежать проблем с разбавлением продукта.
Избегайте использования любого типа масла в качестве буферной жидкости из-за его низкой удельной теплоемкости и плохой проводимости.
При установке располагайте уплотнение как можно ближе к подшипникам. Обычно есть возможность вынуть уплотнение из сальника и использовать пространство сальника в качестве опорной втулки для стабилизации вращающегося вала.
В зависимости от области применения вам придется решить, необходимо ли удерживать эту опорную втулку в осевом направлении.
Разъемные уплотнения также имеют смысл практически в любых приложениях, не требующих двойных уплотнений или герметизации для предотвращения неконтролируемых выбросов (утечки измеряются в частях на миллион).
Разъемные уплотнения — единственная конструкция, которую следует использовать на двухсторонних насосах, в противном случае вам придется заменять оба уплотнения, если из строя выйдет только одно.
Они также позволяют заменять уплотнения без необходимости повторной настройки привода насоса.
Не смазывайте уплотнительные поверхности при установке и не допускайте попадания твердых частиц на притертые поверхности. Если на уплотнительных поверхностях имеется защитное покрытие, обязательно удалите его перед установкой.
Если это резиновый сильфонный уплотнитель, для него требуется специальная смазка, которая обеспечит прилипание сильфона к валу. Обычно это жидкость на нефтяной основе, но вы можете уточнить у своего поставщика. Резиновые сильфонные уплотнения также требуют обработки вала не выше 40RMS, иначе резина будет плохо прилипать к валу.
Наконец, при вертикальной установке обязательно обеспечьте вентиляцию сальника на уплотнительных поверхностях. Возможно, вам придётся установить это вентиляционное отверстие, если производитель насоса его не предусмотрел.
Многие картриджные уплотнения имеют встроенный вентиляционный клапан, который можно подключить к всасывающему отверстию насоса или другой точке низкого давления в системе.
Берегите пломбу.
Последний шаг к обеспечению длительного срока службы уплотнения — это постоянный уход за ним. Уплотнения предпочитают работать с прохладной, чистой смазывающими жидкостями, и хотя нам редко приходится работать с такими жидкостями, возможно, стоит применить систему контроля окружающей среды в зоне сальника, чтобы превратить ваше изделие в таковое.
Если вы используете сальник с рубашкой, убедитесь, что она чистая. Лучшими жидкостями для циркуляции через рубашку являются конденсат или пар.
Попробуйте установить углеродную втулку в конце сальника, которая будет выполнять функцию теплового барьера и поможет стабилизировать температуру сальника.
Промывка — это наилучший способ контроля окружающей среды, поскольку она разбавляет продукт, но если вы используете правильный уплотнитель, вам не потребуется много промывки. Для такого типа уплотнителя должно быть достаточно четырёх-пяти галлонов в час (заметьте, я сказал «час», а не «минута»).
Также следует поддерживать движение жидкости в сальнике, чтобы предотвратить накопление тепла. Рециркуляция всасывания позволит удалить твердые частицы, тяжелее уплотняемого продукта.
Поскольку это наиболее распространённое состояние шлама, используйте в качестве стандарта рециркуляцию всасывания. Также узнайте, где её не следует применять.
Рециркуляция нагнетательного воздуха позволит повысить давление в сальнике, предотвращая испарение жидкости между притертыми поверхностями. Старайтесь не направлять линию рециркуляции на притертые поверхности, это может повредить их. При использовании металлического сильфона линия рециркуляции может действовать как пескоструйный аппарат и резать тонкие пластины сильфона.
Если продукт слишком горячий, охладите область сальника. Важно помнить, что эти меры контроля за окружающей средой часто более важны при остановленном насосе, поскольку температура выдержки и охлаждение при останове могут существенно изменить температуру сальника, что приводит к изменению состояния продукта.
Для опасных продуктов потребуется сальник типа API, если вы решите не использовать двойные уплотнения. Противоаварийная втулка, входящая в комплект API, защитит уплотнение от физического повреждения в случае выхода подшипника из строя во время работы насоса.
Убедитесь, что соединения API выполнены правильно. Легко перепутать четыре порта и подключить линию промывки или рециркуляции к порту охлаждения.
Старайтесь не пропускать слишком много пара или воды через закалочное соединение, иначе они попадут в корпус подшипника. Утечка через сливное соединение часто воспринимается операторами как нарушение герметичности. Убедитесь, что они понимают разницу.
Внедрение этих советов по герметизации
Кто-нибудь вообще делает все эти четыре вещи? К сожалению, нет. Если бы мы это делали, износилось бы 85–90% наших уплотнений, а не 10–15%, как это происходит. Преждевременно вышедшие из строя уплотнения с большим количеством оставшегося углеродного слоя по-прежнему остаются нормой.
Самое распространённое оправдание, которое мы слышим в качестве оправдания недостаточного срока службы уплотнений, — это то, что никогда не хватает времени сделать всё правильно, а затем следует банальное: «Но всегда есть время исправить». Большинство из нас выполняют один-два необходимых шага и замечают увеличение срока службы уплотнений. В увеличении срока службы уплотнений нет ничего плохого, но это далеко не означает их износ.
Задумайтесь на минутку. Если герметичность держится год, насколько серьёзной может быть проблема? Температура не может быть слишком высокой, а давление — слишком высоким. Если бы это было так, то герметичность не разваливалась бы за год. Изделие не может быть слишком грязным по той же причине.
Часто мы обнаруживаем, что проблема кроется в простом уплотнении, которое изнашивает вал, вызывая утечку через повреждённую втулку или вал. В других случаях мы обнаруживаем, что причиной является промывка, используемая для очистки трубопроводов раз в год, и никто не меняет материалы уплотнений, чтобы предотвратить эту угрозу для их компонентов.
Время публикации: 25 августа 2023 г.