Мы знаем, что механическое уплотнение должно работать до тех пор, пока не износится угольный налет, 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, было ли приобретение нового уплотнения пустой тратой денег?
На самом деле нет. Вы делаете то, что кажется логичным: пытаетесь решить проблему с герметичностью, купив другой уплотнитель, но это всё равно что пытаться качественно покрасить автомобиль, купив краску хорошей марки.
Чтобы качественно покрасить автомобиль, необходимо выполнить четыре действия: подготовить кузов (ремонт металла, удаление ржавчины, шлифовка, маскировка и т. д.); купить краску хорошей марки (не все краски одинаковы); правильно нанести краску (с точно необходимым давлением воздуха, без подтеков и частой шлифовки между грунтовкой и финишным слоем); и ухаживать за краской после нанесения (мыть, полировать и хранить в гараже).
mcneally-seals-2017
Если правильно выполнить эти четыре условия, как долго может продержаться покраска автомобиля? Очевидно, годами. Выйдите на улицу и понаблюдайте за проезжающими машинами, и вы увидите свидетельства того, что люди не соблюдают эти четыре условия. На самом деле, это настолько редкое явление, что, когда мы видим старый автомобиль в хорошем состоянии, мы пристально на него смотрим.
Для обеспечения длительного срока службы уплотнения также необходимы четыре этапа. Они должны быть очевидны, но давайте все же рассмотрим их.
Подготовка насоса к установке уплотнения – это основная работа.
Приобретите качественный герметик – качественную краску.
Правильно установите герметик – правильно нанесите краску.
При необходимости (а это, вероятно, необходимо) примените соответствующие меры по контролю окружающей среды – также проведите мойку и полировку.
Мы подробно рассмотрим каждую из этих тем и, будем надеяться, начнем увеличивать срок службы наших механических уплотнений до тех пор, пока большинство из них не износится. Эта информация относится к центробежным насосам, но может быть применена практически к любому типу вращающегося оборудования, включая миксеры и мешалки.
Подготовьте насос к установке уплотнения.
Для подготовки следует выполнить выравнивание насоса и привода с помощью лазерного выравнивателя. Адаптер рамы типа «С» или «D» будет еще лучшим выбором.
Далее необходимо выполнить динамическую балансировку вращающегося узла, что можно сделать с помощью большинства приборов для анализа вибрации, но если у вас нет соответствующей программы, уточните у поставщика. Необходимо убедиться, что вал не изогнут и что он вращается между центрами.
Целесообразно избегать использования втулок вала, поскольку цельный вал менее подвержен деформации и обеспечивает гораздо лучшее механическое уплотнение, а также следует по возможности снижать натяжение трубы.
Если температура продукта превышает 100°C, используйте насос с «осевой» конструкцией, так как это уменьшит некоторые проблемы, связанные с натяжением трубопровода в месте соединения с насосом. Также используйте насосы с малым отношением длины вала к его диаметру. Это крайне важно для насосов, работающих в прерывистом режиме.
Используйте сальник увеличенного размера, избегайте конических конструкций и обеспечьте достаточное пространство для уплотнения. Постарайтесь расположить поверхность сальникового уплотнения как можно ближе к валу, чего можно добиться с помощью торцевых инструментов, и уменьшите вибрацию, используя любые известные вам методы.
Крайне важно не допускать кавитации насоса, так как уплотнительные поверхности могут открыться и повредиться. Гидравлический удар также может возникнуть при отключении питания насоса во время его работы, поэтому принимайте профилактические меры, чтобы избежать этих проблем.
При подготовке насоса к уплотнению необходимо проверить несколько моментов, в том числе: масса опоры насоса/двигателя должна быть как минимум в пять раз больше массы устанавливаемых на ней деталей; расстояние между всасывающим патрубком насоса и первым коленом должно составлять десять диаметров трубы; и опорная плита должна быть ровной и заделана раствором.
Необходимо отрегулировать открытое рабочее колесо таким образом, чтобы уменьшить вибрацию и проблемы с внутренней рециркуляцией, убедиться в достаточном количестве смазки подшипников и предотвратить попадание воды и твердых частиц в полость подшипника. Также следует заменить сальники или манжеты на лабиринтные или торцевые уплотнения.
Избегайте использования линий рециркуляции на выходе, подключенных к сальниковому уплотнению; в большинстве случаев лучше использовать рециркуляцию на всасывании. Если насос имеет износостойкие кольца, проверьте также зазоры между ними.
В завершение подготовки насоса необходимо убедиться, что контактирующие с жидкостью части насоса изготовлены из коррозионностойких материалов, поскольку чистящие средства и растворители в трубопроводах иногда вызывают проблемы, которые проектировщик не предусмотрел.
Затем необходимо герметизировать все возможные утечки воздуха во всасывающую часть насоса и удалить весь воздух, который мог скопиться в спиральном корпусе.
Приобретите качественный уплотнитель.
Используйте гидравлически сбалансированные конструкции, обеспечивающие герметизацию как давления, так и вакуума, и если вы собираетесь использовать эластомер в уплотнении, попробуйте использовать уплотнительное кольцо. Это наилучшая форма по многим причинам, но не позволяйте никому подпружинивать уплотнительное кольцо, иначе оно не будет изгибаться или вращаться должным образом.
Также следует использовать конструкции уплотнений, не подверженных фреттингу, поскольку фреттинг вала является основной причиной преждевременного выхода уплотнений из строя.
Стационарные уплотнения (где пружины не вращаются вместе с валом) лучше вращающихся уплотнений (где пружины вращаются) для герметизации утечек и любых других жидкостей. Если уплотнение имеет небольшие пружины, держите их подальше от жидкости, иначе они легко засорятся. Существует множество конструкций уплотнений, обладающих этой особенностью, предотвращающей засорение.
Широкая твердая поверхность отлично подходит для радиальных перемещений, наблюдаемых в смесителях, а также для уплотнений, расположенных на значительном расстоянии от подшипников.
Для высокотемпературных металлических сильфонных уплотнений также потребуется какое-либо средство гашения вибраций, поскольку в них отсутствует эластомер, который обычно выполняет эту функцию.
Используйте конструкции, которые поддерживают давление герметизирующей жидкости на наружном диаметре уплотнения, иначе центробежная сила будет выбрасывать твердые частицы в притертые поверхности и ограничивать их перемещение при износе углеродного волокна. Также следует использовать неармированный углерод для уплотнительных поверхностей, поскольку это лучший вариант, и его стоимость не слишком высока.
Кроме того, убедитесь, что вы можете определить все материалы, из которых изготовлены уплотнения, поскольку устранить неисправность, связанную с «неизвестным материалом», невозможно.
Не позволяйте поставщику утверждать, что его материал является его собственностью, и если он придерживается такой позиции, найдите другого поставщика или производителя, иначе вы заслужите все проблемы, которые у вас возникнут.
Старайтесь не прижимать эластомеры к уплотнительной поверхности. Эластомер — это та часть уплотнения, которая наиболее чувствительна к нагреву, и температура наиболее высока именно на поверхностях.
Любой опасный или дорогостоящий продукт также должен быть герметизирован двойным уплотнением. Убедитесь, что гидравлическая балансировка выполнена в обоих направлениях, иначе вы рискуете тем, что одна из поверхностей может открыться при изменении направления давления или скачке давления.
Наконец, если в конструкции используется углерод, запрессованный в металлический держатель, убедитесь, что углерод был запрессован, а не «сжат». Запрессованный углерод будет срезаться, чтобы соответствовать неровностям металлического держателя, что поможет сохранить ровность притертых поверхностей.
Установите уплотнение правильно.
Картриджные уплотнения — единственная конструкция, которая имеет смысл, если вы хотите отрегулировать рабочее колесо, и их гораздо проще устанавливать, поскольку не требуется чертеж или какие-либо измерения для определения правильной нагрузки на рабочую поверхность.
В картриджах с двойным уплотнением должно быть встроенное насосное кольцо, и по возможности следует использовать буферную жидкость (под низким давлением) между уплотнениями, чтобы избежать проблем с разбавлением продукта.
Избегайте использования масел в качестве буферной жидкости из-за их низкой удельной теплоемкости и плохой проводимости.
При установке располагайте сальник как можно ближе к подшипникам. Обычно есть место, чтобы вынуть сальник из сальниковой коробки, а затем использовать пространство сальниковой коробки в качестве опорной втулки для стабилизации вращающегося вала.
В зависимости от области применения вам придется решить, нужно ли удерживать эту опорную втулку в осевом направлении.
Раздельные уплотнения также целесообразны практически в любом применении, где не требуется двойное уплотнение или герметизация от утечки (утечка измеряется в частях на миллион).
На двухсторонних насосах следует использовать только разъемные уплотнения, иначе при выходе из строя только одного уплотнения придется заменять оба.
Они также позволяют менять уплотнения без необходимости повторной регулировки с помощью привода насоса.
Не смазывайте уплотнительные поверхности при установке и избегайте попадания твердых частиц на притертые поверхности. Если на уплотнительных поверхностях имеется защитное покрытие, обязательно удалите его перед установкой.
Если это резиновый сильфонный уплотнитель, то для его прилегания к валу требуется специальная смазка. Обычно это жидкость на нефтяной основе, но вы можете уточнить это у своего поставщика. Резиновые сильфонные уплотнители также должны иметь чистоту вала не менее 40 мм (RMS), иначе резина будет плохо прилегать к валу.
Наконец, при вертикальной установке обязательно обеспечьте вентиляцию сальникового уплотнения в местах стыков. Возможно, вам придется установить эту вентиляцию, если производитель насоса ее не предусмотрел.
Многие картриджные уплотнения имеют встроенный вентиляционный канал, который можно подключить к всасывающему патрубку насоса или к другой точке низкого давления в системе.
Берегите уплотнение
Последний шаг к обеспечению длительного срока службы уплотнения — это постоянный уход за ним. Уплотнениям лучше всего подходит прохладная, чистая смазочная жидкость, и хотя у нас редко бывает такая жидкость для герметизации, возможно, вы сможете применить меры по контролю окружающей среды в зоне сальникового уплотнения, чтобы адаптировать ваш продукт к такой среде.
Если вы используете сальниковую рубашку с рубашкой, убедитесь, что рубашка чистая. Конденсат или пар — лучшие жидкости для циркуляции через рубашку.
Попробуйте установить карбоновую втулку на конце сальниковой камеры, чтобы она служила тепловым барьером и помогла стабилизировать температуру в сальниковой камере.
Промывка — это важнейший метод контроля микроклимата, поскольку она приводит к разбавлению продукта, но если вы используете правильный уплотнитель, то вам не потребуется много промывочной жидкости. Четыре-пять галлонов в час (обратите внимание, я сказал в час, а не в минуту) должно быть достаточно для такого типа уплотнителя.
Также необходимо поддерживать циркуляцию жидкости в сальниковой камере, чтобы предотвратить перегрев. Рециркуляция всасывания удалит твердые частицы, которые тяжелее герметизируемого продукта.
Поскольку это наиболее распространенное состояние пульпы, используйте рециркуляцию с помощью всасывания в качестве стандартного метода. Также изучите, где ее использовать не следует.
Рециркуляция на выходе позволит повысить давление в сальниковой коробке, чтобы предотвратить испарение жидкости между притертыми поверхностями. Старайтесь не направлять линию рециркуляции на притертые поверхности, это может их повредить. Если вы используете металлический сильфон, линия рециркуляции может действовать как пескоструйный аппарат и разрезать тонкие пластины сильфона.
Если продукт слишком горячий, охладите область сальникового уплотнения. Важно помнить, что эти меры контроля окружающей среды часто особенно важны, когда насос остановлен, поскольку высокие температуры и охлаждение во время простоя могут резко изменить температуру сальникового уплотнения, что приведет к изменению состояния продукта.
Для опасных продуктов потребуется сальник типа API, если вы решите не использовать двойные уплотнения. Аварийная втулка, являющаяся частью конструкции API, защитит уплотнение от механических повреждений в случае выхода из строя подшипника 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 соединение системы охлаждения, иначе они попадут в корпус подшипника. Утечка через сливное соединение часто воспринимается операторами как неисправность уплотнения. Убедитесь, что они знают разницу.
Внедрение этих уплотнительных наконечников
Кто-нибудь вообще делает все эти четыре вещи? К сожалению, нет. Если бы мы это делали, то изнашивались бы 85 или 90 процентов наших уплотнений, а не 10 или 15 процентов, как это происходит на самом деле. Преждевременно вышедшие из строя уплотнения с большим количеством остаточного нагара по-прежнему остаются обычным явлением.
Чаще всего мы слышим оправдание тому, что срок службы наших уплотнений сокращается, — это то, что никогда нет времени сделать все правильно, за которым следует банальная фраза: «Но всегда есть время это исправить». Большинство из нас выполняют один или два необходимых шага и замечают увеличение срока службы уплотнений. В увеличении срока службы уплотнений нет ничего плохого, но это далеко не то же самое, что их износ.
Подумайте об этом минуту. Если уплотнение служит год, насколько серьезной может быть проблема? Температура не должна быть слишком высокой, а давление слишком сильным. Если бы это было так, то для выхода уплотнения из строя потребовался бы не год. По той же причине изделие не должно быть слишком загрязнено.
Часто мы обнаруживаем, что проблема кроется в простой конструкции уплотнения, которое изнашивает вал, создавая путь утечки через поврежденную втулку или вал. В других случаях виновником оказывается промывочная жидкость, используемая для очистки трубопроводов раз в год, и никто не меняет материалы уплотнений, учитывая эту угрозу для их компонентов.
Дата публикации: 25 августа 2023 г.