Abychom pochopili netěsnost odstředivého čerpadla, je důležité nejprve pochopit základní princip jeho činnosti. Jak proudění vstupuje okem oběžného kola čerpadla a stoupá po lopatkách oběžného kola, má kapalina nižší tlak a nízkou rychlost. Když proudění prochází spirálou, tlak se zvyšuje a rychlost se zvyšuje. Proudění poté vystupuje výtlačným otvorem, kde je tlak vysoký, ale rychlost se zpomaluje. Proudění, které vstupuje do čerpadla, musí z čerpadla vycházet. Čerpadlo dodává čerpané kapalině tlak, což znamená, že zvyšuje energii čerpané kapaliny.
Poruchy některých součástí odstředivého čerpadla, jako je spojka, hydraulika, statické spoje a ložiska, způsobí selhání celého systému, ale přibližně šedesát devět procent všech poruch čerpadla je způsobeno poruchou těsnicího zařízení.
POTŘEBA MECHANICKÝCH TĚSNĚNÍ
Mechanické těsněníje zařízení, které se používá ke kontrole netěsnosti mezi rotujícím hřídelem a nádobou naplněnou kapalinou nebo plynem. Jeho hlavním úkolem je kontrola netěsnosti. Všechna těsnění propouštějí – musí, aby udržovala tekutý film na celé ploše mechanické ucpávky. Netěsnost, která vychází na atmosférickou stranu, je poměrně nízká; například netěsnost u uhlovodíků se měří VOC metrem v ppm.
Než byly vyvinuty mechanické ucpávky, inženýři obvykle utěsňovali čerpadlo mechanickým těsněním. Mechanické těsnění, vláknitý materiál obvykle impregnovaný mazivem, jako je grafit, se rozřezávalo na části a naplňovalo se do takzvané „ucpávky“. Na zadní stranu se poté přidávala ucpávka, která vše utěsnila. Protože je těsnění v přímém kontaktu s hřídelí, vyžaduje mazání, ale stále snižuje výkon.
„Lampový kroužek“ obvykle umožňuje aplikaci proplachovací vody na ucpávku. Tato voda, nezbytná k mazání a chlazení hřídele, uniká buď do procesu, nebo do atmosféry. V závislosti na vaší aplikaci budete možná muset:
- Proplachovací vodu odvádějte mimo proces, abyste zabránili kontaminaci.
- zabránit hromadění splachovací vody na podlaze (přestřik), což je problém jak pro OSHA, tak pro úklid domácnosti.
- chraňte ložiskovou skříň před splachovací vodou, která může kontaminovat olej a nakonec vést k selhání ložiska.
Stejně jako u každého čerpadla budete chtít čerpadlo otestovat, abyste zjistili roční náklady na jeho provoz. Instalace a údržba těsnicího čerpadla může být cenově dostupná, ale pokud si spočítáte, kolik galonů vody spotřebuje za minutu nebo za rok, můžete být překvapeni náklady. Mechanicky ucpávkové čerpadlo by vám mohlo potenciálně ušetřit spoustu ročních nákladů.
Vzhledem k obecné geometrii mechanického těsnění, kdekoli je těsnění nebo O-kroužek, vzniká potenciální místo úniku:
- Erodovaný, opotřebovaný nebo prasklý dynamický O-kroužek (nebo těsnění) při pohybu mechanického těsnění.
- Nečistoty nebo kontaminace mezi mechanickými ucpávkami.
- Nestandardní provoz v rámci mechanických ucpávek.
PĚT TYPŮ PORUCH UZAVÍRACÍCH ZAŘÍZENÍ
Pokud odstředivé čerpadlo vykazuje nekontrolovaný únik, musíte důkladně zkontrolovat všechny možné příčiny, abyste zjistili, zda je nutná oprava nebo nová instalace.
1. Provozní poruchy
Zanedbávání bodu nejlepší účinnosti: Provozujete čerpadlo v bodě nejlepší účinnosti (BEP) na výkonnostní křivce? Každé čerpadlo je navrženo se specifickým bodem účinnosti. Pokud provozujete čerpadlo mimo tuto oblast, vytváříte problémy s průtokem, které způsobují selhání systému.
Nedostatečná čistá pozitivní sací výška (NPSH): Pokud vaše čerpadlo nemá dostatečnou sací výšku, rotační sestava se může stát nestabilní, způsobit kavitaci a vést k selhání těsnění.
Provoz s mrtvou hlavou:Pokud nastavíte regulační ventil příliš nízko, abyste omezili průtok čerpadla, můžete zablokovat průtok. Zablokovaný průtok způsobí recirkulaci uvnitř čerpadla, která generuje teplo a podporuje selhání těsnění.
Chod nasucho a nesprávné odvětrání těsnění: Vertikální čerpadlo je nejvíce náchylné, protože mechanické těsnění je umístěno nahoře. Pokud je odvětrání nesprávné, může se kolem těsnění zachytit vzduch a nebude schopen ucpávku vyprázdnit. Pokud čerpadlo bude v tomto stavu pokračovat v provozu, mechanické těsnění brzy selže.
Nízká marže páry:Jedná se o blikající kapaliny; horké uhlovodíky budou blýskat, jakmile jsou vystaveny atmosférickým podmínkám. Jak film kapaliny prochází přes mechanickou ucpávku, může na atmosférické straně blýsknout a způsobit poruchu. K této poruše často dochází u systémů napájení kotlů – horká voda o teplotě 120–145 °C blýskne s poklesem tlaku na těsnicích plochách.
2. Mechanické poruchy
Nesprávné usazení hřídele, nevyváženost spojky a nevyváženost oběžného kola mohou přispívat k selhání mechanického těsnění. Kromě toho, pokud jsou po instalaci čerpadla k němu přišroubovány nesprávně usazené trubky, bude čerpadlo značně zatěžováno. Je také třeba se vyhnout špatnému základu: Je základ bezpečný? Je správně zalit maltou? Máte měkkou patku? Je správně přišroubována? A nakonec zkontrolujte ložiska. Pokud se tolerance ložisek zmenší, hřídele se budou pohybovat a způsobí vibrace v čerpadle.
3. Poruchy těsnicích komponent
Máte dobrý tribologický (studium tření) pár? Zvolili jste správné kombinace čel? A co kvalita materiálu těsnicí plochy? Jsou vaše materiály vhodné pro vaši konkrétní aplikaci? Zvolili jste správná sekundární těsnění, jako jsou těsnění a O-kroužky, která jsou připravena na chemické a tepelné působení? Vaše pružiny by neměly být ucpané ani vlnovce zkorodované. A konečně, dejte pozor na deformace čel v důsledku tlaku nebo tepla, protože mechanická ucpávka pod velkým tlakem se ve skutečnosti ohne a zkosený profil může způsobit netěsnost.
4. Chyby v návrhu systému
Potřebujete správné uspořádání proplachování těsnění spolu s dostatečným chlazením. Duální systémy mají bariérové kapaliny; pomocná těsnicí nádoba musí být na správném místě se správným vybavením a potrubím. Musíte vzít v úvahu délku rovného potrubí na sání – některé starší čerpací systémy, které se často dodávaly jako kompletní sestava, mají na sání koleno o 90° těsně před vstupem proudu do oběžného kola. Koleno způsobuje turbulentní proudění, které vytváří nestabilitu v rotující sestavě. Veškeré sací/výtlačné a obtokové potrubí musí být také správně navrženo, zejména pokud bylo některé potrubí v průběhu let opraveno.
5. Všechno ostatní
Další různé faktory představují pouze asi 8 procent všech poruch. Například pomocné systémy jsou někdy nutné k zajištění přijatelného provozního prostředí pro mechanickou ucpávku. V případě duálních systémů potřebujete pomocnou kapalinu, která funguje jako bariéra zabraňující kontaminaci nebo úniku procesní kapaliny do prostředí. Pro většinu uživatelů však bude řešením jedna z prvních čtyř kategorií.
ZÁVĚR
Mechanické ucpávky jsou hlavním faktorem spolehlivosti rotačních zařízení. Jsou zodpovědné za netěsnosti a poruchy systému, ale také signalizují problémy, které by nakonec mohly způsobit vážné škody. Spolehlivost ucpávky je do značné míry ovlivněna konstrukcí ucpávky a provozním prostředím.
Čas zveřejnění: 26. června 2023