Aby zrozumieć zjawisko przecieku pompy odśrodkowej, ważne jest, aby najpierw zrozumieć jej podstawowe działanie. Gdy strumień wpływa przez otwór wirnika pompy i w górę łopatek wirnika, ciecz ma niższe ciśnienie i niższą prędkość. Gdy strumień przepływa przez spiralę, ciśnienie rośnie, a prędkość wzrasta. Następnie strumień wypływa przez wylot, gdzie ciśnienie jest wysokie, ale prędkość maleje. Strumień, który wpływa do pompy, musi z niej wyjść. Pompa wytwarza wysokość podnoszenia (lub ciśnienie), co oznacza, że zwiększa energię pompowanego płynu.
Niektóre awarie podzespołów pompy odśrodkowej, na przykład sprzęgła, układu hydraulicznego, złączy statycznych i łożysk, powodują awarię całego układu, ale około sześćdziesięciu dziewięciu procent wszystkich awarii pomp wynika z niesprawności urządzenia uszczelniającego.
POTRZEBA USZCZELNIEŃ MECHANICZNYCH
Uszczelnienie mechaniczneUrządzenie służące do kontroli wycieków między obracającym się wałem a zbiornikiem wypełnionym cieczą lub gazem. Jego głównym zadaniem jest kontrola wycieków. Wszystkie uszczelnienia przeciekają – muszą przeciekać, aby utrzymać warstwę cieczy na całej powierzchni uszczelnienia mechanicznego. Wyciek po stronie atmosferycznej jest dość niewielki; na przykład wyciek w węglowodorach jest mierzony za pomocą miernika LZO w częściach na milion.
Zanim opracowano uszczelnienia mechaniczne, inżynierowie zazwyczaj uszczelniali pompę za pomocą uszczelnień mechanicznych. Uszczelnienia mechaniczne, materiał włóknisty, zazwyczaj impregnowany środkiem smarnym, takim jak grafit, były cięte na sekcje i wtłaczane do tzw. dławnicy. Następnie z tyłu dodawano dławik, aby wszystko uszczelnić. Ponieważ uszczelnienie ma bezpośredni kontakt z wałem, wymaga smarowania, ale nadal zmniejsza moc.
Zazwyczaj „pierścień latarniany” umożliwia doprowadzenie wody płuczącej do uszczelnienia. Woda ta, niezbędna do smarowania i chłodzenia wału, będzie wyciekać do procesu lub do atmosfery. W zależności od zastosowania, może być konieczne:
- kieruj wodę płuczącą z dala od procesu, aby uniknąć zanieczyszczenia.
- zapobiegać gromadzeniu się spłukiwanej wody na podłodze (nadmiernemu rozpryskiwaniu się), co jest zarówno kwestią bezpieczeństwa OSHA, jak i kwestią związaną z utrzymaniem porządku.
- chronić obudowę łożyska przed strumieniem wody, który może zanieczyścić olej i doprowadzić do uszkodzenia łożyska.
Jak w przypadku każdej pompy, warto przetestować pompę, aby dowiedzieć się, jakie są roczne koszty jej eksploatacji. Pompa uszczelniająca może być tania w montażu i utrzymaniu, ale jeśli policzysz, ile galonów wody zużywa na minutę lub rocznie, możesz być zaskoczony kosztami. Pompa z uszczelnieniem mechanicznym może potencjalnie zaoszczędzić sporo kosztów rocznych.
Biorąc pod uwagę ogólną geometrię uszczelnienia mechanicznego, wszędzie tam, gdzie występuje uszczelka lub pierścień uszczelniający, istnieje potencjalny punkt nieszczelności:
- Zużyty, wytarty lub starty dynamiczny pierścień uszczelniający (lub uszczelka) w wyniku ruchu uszczelnienia mechanicznego.
- Zanieczyszczenia lub brud pomiędzy uszczelnieniami mechanicznymi.
- Nieprawidłowa operacja w uszczelnieniach mechanicznych.
PIĘĆ TYPÓW USZKODZEŃ URZĄDZEŃ USZCZELNIAJĄCYCH
Jeśli pompa odśrodkowa wykazuje niekontrolowany wyciek, należy dokładnie sprawdzić wszystkie potencjalne przyczyny, aby określić, czy konieczna jest naprawa, czy też nowa instalacja.
1. Awarie operacyjne
Zaniedbanie punktu najwyższej sprawności: Czy pompa pracuje w punkcie najwyższej sprawności (BEP) na krzywej wydajności? Każda pompa jest projektowana z określonym punktem najwyższej sprawności. Eksploatacja pompy poza tym obszarem powoduje problemy z przepływem, które mogą doprowadzić do awarii systemu.
Niewystarczająca wysokość ssania netto (NPSH): Jeśli pompa nie zapewnia wystarczającej wysokości ssania, zespół obrotowy może stać się niestabilny, spowodować kawitację i doprowadzić do uszkodzenia uszczelnienia.
Obsługa bez głowicy:Jeśli ustawisz zawór sterujący na zbyt niską wartość, aby zdławić pompę, możesz zablokować przepływ. Zablokowany przepływ powoduje recyrkulację w pompie, co generuje ciepło i sprzyja uszkodzeniu uszczelnienia.
Praca na sucho i nieprawidłowe odpowietrzanie uszczelnienia: Pompa pionowa jest najbardziej podatna na uszkodzenia, ponieważ uszczelnienie mechaniczne znajduje się na górze. Nieprawidłowe odpowietrzanie może spowodować uwięzienie powietrza wokół uszczelnienia i uniemożliwić odprowadzenie powietrza z dławnicy. Uszczelnienie mechaniczne szybko ulegnie uszkodzeniu, jeśli pompa będzie nadal pracować w takich warunkach.
Niska marża pary:Są to płyny pulsujące; gorące węglowodory ulegną pulsacji po wystawieniu na działanie warunków atmosferycznych. Gdy warstwa płynu przepływa przez uszczelnienie mechaniczne, może ona pulsować po stronie atmosferycznej i spowodować awarię. Taka awaria często zdarza się w układach zasilania kotłów – gorąca woda o temperaturze 123-144°C (250-280°F) pulsuje wraz ze spadkiem ciśnienia na powierzchniach uszczelnienia.
2. Awarie mechaniczne
Niewspółosiowość wału, niewyważenie sprzęgła i niewyważenie wirnika mogą przyczyniać się do awarii uszczelnienia mechanicznego. Ponadto, jeśli po zainstalowaniu pompy przykręcone zostaną do niej niewspółosiowe rury, pompa będzie poddawana dużym obciążeniom. Należy również unikać wadliwego fundamentu: czy fundament jest stabilny? czy jest prawidłowo zafugowany? czy stopa jest miękka? czy fundament jest prawidłowo przykręcony? Na koniec należy sprawdzić łożyska. Jeśli tolerancja łożysk się zmniejszy, wały będą się poruszać i powodować wibracje w pompie.
3. Awarie elementów uszczelniających
Czy posiadasz dobrą parę tribologiczną (badanie tarcia)? Czy wybrałeś odpowiednie kombinacje powierzchni czołowych? Jaka jest jakość materiału powierzchni uszczelniającej? Czy Twoje materiały są odpowiednie do konkretnego zastosowania? Czy wybrałeś odpowiednie uszczelnienia wtórne, takie jak uszczelki i pierścienie uszczelniające, odporne na działanie chemikaliów i ciepła? Sprężyny nie powinny być zatkane, a mieszki nie powinny skorodować. Na koniec zwróć uwagę na odkształcenia powierzchni czołowej pod wpływem ciśnienia lub ciepła, ponieważ uszczelnienie mechaniczne pod dużym ciśnieniem będzie się wyginać, a skośny profil może powodować wyciek.
4. Błędy w projektowaniu systemu
Potrzebny jest odpowiedni układ płukania uszczelnienia oraz odpowiednie chłodzenie. Systemy podwójne zawierają płyny barierowe; dodatkowy zbiornik uszczelnienia musi znajdować się w odpowiednim miejscu, z odpowiednim oprzyrządowaniem i orurowaniem. Należy wziąć pod uwagę długość prostej rury na ssaniu – niektóre starsze systemy pomp, często dostarczane jako gotowe zestawy, zawierają kolano 90° na ssaniu, tuż przed wejściem strumienia do ucha wirnika. Kolano powoduje przepływ turbulentny, który powoduje niestabilność w obracającym się zespole. Wszystkie rurociągi ssawne/tłoczne i obejściowe również muszą być prawidłowo zaprojektowane, zwłaszcza jeśli niektóre z nich były naprawiane na przestrzeni lat.
5. Wszystko inne
Inne czynniki stanowią jedynie około 8% wszystkich awarii. Na przykład, systemy pomocnicze są czasami wymagane do zapewnienia akceptowalnego środowiska pracy dla uszczelnienia mechanicznego. W przypadku systemów podwójnych, potrzebny jest płyn pomocniczy, który będzie stanowił barierę zapobiegającą przedostawaniu się zanieczyszczeń lub płynu procesowego do środowiska. Jednak dla większości użytkowników rozwiązanie, którego potrzebują, będzie spełnieniem jednej z pierwszych czterech kategorii.
WNIOSEK
Uszczelnienia mechaniczne są kluczowym czynnikiem wpływającym na niezawodność urządzeń wirujących. Są one odpowiedzialne za wycieki i awarie systemu, ale również sygnalizują problemy, które mogą w przyszłości doprowadzić do poważnych uszkodzeń. Niezawodność uszczelnienia w dużym stopniu zależy od jego konstrukcji i środowiska pracy.
Czas publikacji: 26-06-2023