Уплотнения насосов допустимые утечки

Допустимые утечки тоцевых уплотнений

Как уже было сказано выше, зазор между вращающимся и неподвижным кольцами уплотнения составляет меньше микрона. В этом зазоре образуется тонкая пленка перекачиваемой жидкости, которая уменьшает трение. При увеличении зазора вырастает толщина смазывающей пленки, что приводит к уменьшению трения и соответственно к увеличению срока службы уплотнения. В любом случае присутствие смазывающей пленки между двумя кольцами уплотнения приводит к некоторому количеству утечек рабочей жидкости наружу. При условии параллельности поверхности пары трения наблюдается зависимость объема утечек от величины зазора, возведенной в третью степень. Формулу расчета утечек в данной статье мы приводить не будем, но на практике они могут составить от 0,01 до 30 мл/час при условии исправности уплотнений. Больший объем утечек говорит о некорректно подобранных или неправильно установленных уплотнениях.

Объем утечек зависит также от следующих обстоятельств:

• наличие загрязнений на поверхности уплотнений

• шероховатость поверхности уплотнений

• наличие радиальных и осевых биений вала рабочего колеса

• температура перекачиваемой среды

• вязкость перекачиваемой среды

• давление в корпусе насоса

• правильность установки уплотнения

Пружинные, сильфонные и картриджные торцевые уплотнения

Пружины используются в торцевых уплотнениях для прижима вращающегося кольца уплотнения к неподвижному. В ряде конструкций пружина также несет функцию передачи крутящего момента. В уплотнении может быть одна центральная или несколько периферийных пружин. Преимущество уплотнений с центральной пружиной — в их дешевизне и простоте. Зато при поломке пружины уплотнение немедленно выходит из строя. Центральная пружина достаточно мощная, чтобы иметь возможность передачи крутящего момента с вала на уплотнение. Она не защищена корпусом уплотнения от воздействия среды, если в среде есть твердые примеси. Вариант уплотнения с центральной пружиной на стороне атмосферы лишен этого недостатка. Конструкция с множеством периферийных пружин выходит из строя постепенно, что дает возможность своевременно заметить небольшую утечку и поменять уплотнение. Сами по себе эти пружины маленькие, срок их службы меньше срока большой центральной пружины. Они не способны передавать крутящий момент вала на уплотнение.

Рисунок 2. Различные виды торцевых уплотнений

В сильфонных уплотнениях сильфон используется для передачи крутящего момента с вала на вращающееся кольцо уплотнения. Сильфон может быть эластомерным или металлическим. Эластомерные сильфоны обычно используют дополнительную центральную пружину для лучшего прилегания поверхностей пары колец уплотнения друг к другу. Именно уплотнения с эластомерным сильфоном и центральной пружиной являются наиболее дешевыми и распространенными видами уплотнений для общепромышленных насосов. Они составляют большинство всех используемых видов торцевых уплотнений.

Уплотнения с металлическим сильфоном не требуют использования дополнительных пружин. Здесь сам по себе металлический сильфон одновременно и передает крутящий момент на вращающееся кольцо и прижимает это кольцо к неподвижному.

Наконец, по еще одной классификации уплотнения делятся на картриджные и простые (компонентные). Картриджные уплотнения отличаются тем, что в нем все элементы объединены в единый корпус, что значительно облегчает их замену. В простых уплотнениях придется отдельно устанавливать кольца, пружину и сильфон, а в картриджных конструкциях достаточно надеть моноблок на корпус и закрепить его при помощи винтов и штифтов.

Рисунок 3. Показано устройство торцевого уплотнения с эластомерным сильфоном и центральной пружиной. Здесь сам по себе сильфон (резиновый компенсатор) выполняет функцию передачи крутящего момента и вторичного динамического уплотнения.

Двойные торцевые уплотнения

Существуют задачи, где от насоса требуется полная герметичность, даже малейшие утечки недопустимы. В этом случае можно воспользоваться, насосами с магнитной муфтой, но те могут иметь ограничения, которые заставят все же использовать механические уплотнения. Например, насосы с магнитной муфтой крайне плохо относятся к присутствию в перекачиваемой среде твердых частиц.

Чтобы исключить протечки (пусть и небольшие) при использовании торцевых уплотнений на валу устанавливают два уплотнения одновременно. При этом между уплотнениями находится камера с затворной жидкостью. Затворная жидкость обеспечивает смазку, промывку и охлаждение уплотнений, а также полностью исключает шанс попадания перекачиваемой среды наружу. В качестве затворной жидкости используется вода, глицерин или другие жидкости, не вступающие во взаимодействие с перекачиваемой средой. Существует 2 основных варианта расположения сдвоенных уплотнений:

Рисунок 4. Варианты расположения на валу двойного торцевого уплотнения. Стрелками показано направление течения затворной жидкости.

Разберем преимущества и недостатки каждой из схем. Вариант «Спина к спине» распространен чуть больше. При нем давление затворной жидкости должно быть на 1-2 бара больше давления перекачиваемой жидкости. Это может быть достигнуто при помощи специального сосуда, дозировочного насоса или гидроуситилеля. Такого рода уплотнение хорошо тем, что зазор между вращаемым и неподвижным кольцами заполнен затворной жидкостью, следовательно туда не могут попасть твердые частицы и грязь, присутствующие в перекачиваемой среде. Это резко повышает срок службы уплотнения по сравнению со схемой «Тандем».

При схеме уплотнения «Тандем» затворная жидкость имеет давление меньшее, чем перекачиваемая жидкость. В случае разгерметизации уплотнения перекачиваемая жидкость попадет в затворную, а не наоборот. Это может иметь существенное значение для ряда применений, когда недопустимо попадание в напорную линию посторонней жидкости. Кроме того, здесь меньше придется возиться с системой контроля давления затворной жидкости, что тоже может быть важно в определенной ситуации.

Источник статьи: http://lektsia.com/6xba52.html

Эксплуатация уплотнений центробежных насосов

Щелевые уплотнения устанавливаются внутри насоса, и, поэтому об их работе можно судить только до внешним признакам.

При нормальной работе центробежного насоса вели­чина утечек находится в пределах 1,5-5%. Увеличение утечек сверх этих значений свидетельствует об износе щелевых уплотнений. Однако зафиксировать его удает­ся, как правило, только но ухудшению основных пара­метров работы насосов. В частности, для этого служат периодические испытания насосных агрегатов в услови­ях эксплуатации.

Торцовые уплотнения доступны для контроля, ко­торый выполняется, в основном, по двум параметрам: по величине утечек и по температуре торцового уплот­нения.

Величина утечек, отводимых от торцовых уплотне­ний, не должна превышать 0,3 л/ч. Допускается крат­ковременное (в течение 24 ч работы насоса ) увеличение утечек до 0,7 л/ч.

Для контроля за температурным режимом их работы через определенный интервал времени замеряются тем­пература на каждом торцовом уплотнении насоса и тем­пература нефти на входе в камеру торцовых уплотнений. Замеренные температуры сравниваются прежде всего с предельно допустимым значением. Если замеренная ве­личина температуры достигла предельно допустимого значения, то производится отключение насоса.

Сведения об основных неисправностях, встречающих­ся при работе торцовых уплотнений, и способах их уст­ранения приведены в таблице ниже.

Повышенная утечка перекачиваемой насосом жидкости

1. Нарушен контакт колец пары трения из-за чрезмерного их износа вследствие:

а) работы уплотнения всухую;

б) попадания в перекачиваемую насосом жидкость взвешенных частиц величиной и числом больше допустимого;

2. Перекос аксиально-подвижной обоймы вследствие:

а) сильного набухания уплотнительного кольца;

б) повышенного биения вала насоса.

3. Износ резиновых уплотнительных колец или снижение их эластичности.

Проверить правильность монтажа торцевого уплотнения. Проверить систему циркуляции.

Установить фильтр. Притереть рабочие поверхности колец пары трения или заменить их новыми.

Заменить уплотнительное кольцо.

Заменить уплотнительные кольца новыми.

Уплотнение сильно греется

1. Выход из строя системы циркуляции жидкости через камеру уплотнения.

Обеспечить циркуляцию жидкости через камеру уплотнения.

Отрегулировать поджатие пружин.

Мгновенный пропуск перекачиваемой насосом жидкости

«Закусывание» уплотнительного кольца вследствие гидравлического удара

Источник статьи: http://ros-pipe.ru/tekh_info/tekhnicheskie-stati/khranenie-i-transportirovka-nefteproduktov/ekspluatatsiya-uplotneniy-tsentrobezhnykh-nasosov/

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на сальниковые уплотнения трубопроводной арматуры, работающей при температуре рабочей среды до 450 °С и давлении до 20 МПа (200 кгс/см 2 ), и устанавливает нормы герметичности сальниковых уплотнений.

2 Классы и нормы герметичности сальниковых уплотнений

2.1 В зависимости от назначения арматуры устанавливаются два класса герметичности сальникового уплотнения:

1-й класс — для токсичных, взрывоопасных, пожароопасных и радиационноактивных сред;

2-й класс — для остальных сред.

2.2 Сальниковые уплотнения, соответствующие 1-му классу герметичности, должны быть герметичны по отношению к внешней среде.

2.3 Для сальниковых уплотнений, соответствующих 2-му классу герметичности, величины максимально допустимых протечек воздуха приведены в таблице 1, воды — в таблице 2.

Величины максимально допустимых протечек других сред определяются по следующим формулам:

для газообразных сред —

для жидких сред —

где: V _{г c} и V _жс — соответственно протечки газообразной и жидкой сред, см 3 /мин;

η_гс и η_жс — соответственно вязкость газообразной и жидкой сред, мкП·с.

V _{воздуха} и V _воды — соответственно протечки воздуха и воды по таблицам 1 и 2, см 3 /мин.

2.4 Для арматуры, имеющей организованный отвод протечки из сальника, величина протечки рабочей среды через сальник устанавливается по 2-му классу герметичности, если нет указаний в конструкторской или нормативной документации.

2.5 Класс герметичности должен обеспечиваться конструктивным исполнением сальникового уплотнения арматуры, материалом набивки и технологией изготовления.

Нормы герметичности сальниковых уплотнений трубопроводной арматуры устанавливают величину допустимой протечки рабочей среды каждого класса герметичности в пределах гарантийной наработки арматуры и проверяются при приемочных испытаниях опытных образцов, периодических и типовых испытаниях, проводимых по соответствующим программам и методикам.

Примечание — При приемо-сдаточных испытаниях сальниковые уплотнения должны быть герметичны при визуальном контроле, при контроле обмыливанием, при погружении в воду.

Таблица 1- Максимально допустимые протечки воздуха

Протечка воздуха, см 3 /мин при номинальном давлении

Источник статьи: http://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293837/4293837597.htm

Устранение течи по валу насоса

Утечка перекачиваемой жидкости через уплотнение вала — одна из самых распространённых проблем при эксплуатации насосов. В нашей статье рассматриваем почему течь возникает, как её устранить или предупредить само её появление.

Самым уязвимым местом насоса в отношении герметичности является точка прохождения приводного вала через корпус. Именно здесь наиболее вероятна утечка жидкости, которая немедленно сказывается на работе оборудования и состоянии окружающей среды. По статистике большая часть неисправностей насосов – это течь по валу.

Причины возникновения течи, мероприятия по устранению

Течь появляется в результате коррозии, повреждения либо при изнашивании трущихся поверхностей. Интенсивность износа возрастает при наличии абразивных включений, работе в условиях высоких температур, неверном подборе уплотнительных материалов.

Также сказывается режим постоянных нагрузок, ведущий к поломкам. Пришедшие в негодность детали и элементы уплотнения заменяют или восстанавливают. Конкретные причины появления течи и меры по устранению зависят от конструкции уплотнения.

Основные виды уплотнений валов насосов:

• Сальниковое. Наиболее простое и дешевое уплотнение в виде шнура или установленных на валу отдельных колец, традиционно называемых набивкой. Располагается в сальниковой камере. Замена возможна без разборки насоса.
• Манжетное. Представляет собой надетую на вал эластичную манжету из резины. Манжета прижимается к валу упругостью материала, браслетной пружиной или давлением перекачиваемой среды. В отличие от сальника не нуждается в периодической перенабивке, но при установке или замене потребуется разборка оборудования. Допускается использование в насосах для перекачки жидкости с небольшим давлением и при низкой скорости вращения вала.
• Торцевое. По надежности и долговечности существенно превосходит сальниковые или манжетные аналоги. Скользящая пара трения состоит из вращающейся и неподвижной части. При вращении вала происходит плотный прижим вращающейся части к неподвижной, между которыми образуется смазочная пленка.

В мембранных пневматических насосах и насосах с магнитной муфтой утечка жидкости исключена. У оборудования с мембранной конструкцией отсутствует вал и двигатель, движение жидкости происходит под действием расположенной в корпусе диафрагмы.

Рис. 1. Пищевой мембранный пневматический насос Argal DDE SPN 30.

У моделей с магнитной муфтой вал находится полностью внутри насоса. Вращающий момент передается от приводного магнита электродвигателя к магниту, встроенному в заднюю часть рабочего колеса.

Рис. 2. Химический центробежный насос с магнитной муфтой AlphaDynamic ADM 15.

Абсолютная герметичность корпуса подобного оборудования повышает безопасность при перекачке химически активных, огнеопасных или токсичных жидкостей.

Сальниковое уплотнение

У насоса с сальниковым уплотнением должна присутствовать незначительная утечка жидкости по валу для увлажнения набивки. В противном случае из-за перегрева сальника происходит выработка вала или надетой на него защитной втулки, течь становится сильнее.

Для гарантированной смазки иногда используют двойной сальник. Между кольцами набивки устанавливают гидравлический затвор в виде металлического проставочного кольца двутаврового сечения. В гидрозатвор по трубке поступает выходящая из насоса жидкость, которая затем увлажняет набивку.

При отсутствии утечек затяжку сальника ослабляют. Операцию выполняют после остановки насоса. После ослабления оборудованию дают поработать примерно 10 минут с устойчивой утечкой, затем сальник слегка затягивают. Операцию повторяют, пока утечка не достигнет нужного уровня.

Можно попробовать восстановить утечку легкими постукиваниями молотком по сальниковой набивке. Если сальник успел перегреться, насос перед очередным запуском охлаждают. Приработка сальника может продолжаться несколько часов.

При повышенной утечке регулируют положение набивки и подтягивают гайки сальниковой крышки. Если ситуация не изменилась, принимают дополнительные меры.

Баланс нажима бывает найти довольно сложно, поскольку в процессе эксплуатации набивка то расширяется, то сжимается. Выход из положения производители видят в использовании болтов с нажимными пружинами или пружинными шайбами, упругих материалов, однако идеальных решений нет.

Манжетное уплотнение

Манжета вследствие трения постепенно изнашивается сама и вырабатывает поверхность вала в контактной зоне. Возможно появление утечки из-за несовместимости рабочей среды и уплотнительных материалов, механических повреждений вала, неправильной установки или низкого качества манжеты. При длительной эксплуатации резина теряет эластичность и становится жесткой.

Пример устройства манжетного уплотнения:

1. Корпус насоса
2. Манжета с металлическим армированием
3. Вал насоса
4. Браслетная пружина

Меры по устранению возникшей вследствие обозначенных причин течи – переустановка или замена манжеты, восстановление поверхности вала, использование оборудования строго по назначению.

Торцевое уплотнение

У насосов с торцевым уплотнением допускается утечка жидкости для образования смазочной пленки между вращающейся и неподвижной частью. Отсутствие или недостаточное образование пленки ведет к повреждению уплотнительной поверхности.

Пример устройства манжетного уплотнения:

1. Штифт, удерживающий неподвижное кольцо №5
2. Вал насоса
3. Корпус насоса
4. Уплотнительное кольцо
5. Неподвижно кольцо уплотнения
6. Пружины подвижного кольца, обеспечивающие его прижим к неподвижному
7. Подвижное кольцо уплотнения
8. Штифт, позволяющий передавать вращение на подвижное кольцо
9. Уплотнительное кольцо
10. Установочный винт

Для предотвращения вытекания наружу опасных материалов или при перекачке склеивающих трущиеся поверхности жидкостей, например сиропов, применяют двойное уплотнение по схеме «спина к спине». К узлу подводится затворная жидкость для смазки. Давление затворной жидкости превышает давление рабочей части насоса, таким образом преграждается выход перекачиваемой среды из корпуса в атмосферу.

Если подвод затворной жидкости извне невозможен, используют схему «тандем». Два торцевых уплотнения устанавливают с одинаковой ориентацией. Охлаждающая затворная жидкость подается из автономного бачка, обычно под более низким давлением, чем перекачиваемая среда.

Допустимая скорость утечки рассчитывается по формуле:

где Q – скорость утечки, R_m – средний радиус поверхности скольжения, h – толщина пленки, ∆p – разница между давлением перекачиваемой жидкости в корпусе насоса и атмосферным давлением, η – динамическая вязкость жидкости, b – ширина поверхности скольжения.

Приведенная формула действительна только для параллельных трущихся поверхностей. Если поверхность скошена в процессе эксплуатации, формула для расчета скорости утечки неприменима.

Повышенная утечка свидетельствует об износе пары трения или повреждении вторичного уплотнительного кольца. Оборудование останавливают и производят замену. Если течь возникла из-за сильной вибрации вала, производят центрирование и балансируют ротор.

Неверный подбор материала и в этом случае играет свою отрицательную роль, например при использовании вторичных уплотнителей из обычной резины EPDM для перекачки нефтепродуктов. Повышенная утечка также возможна при первом запуске, после приработки трущихся поверхностей ситуация нормализуется.

Другие возможные причины выхода уплотнения из строя:

• Монтаж ударным способом с повреждением хрупкой начинки
• Монтаж вала или уплотнения с перекосами, превышающими допуски
• Наличие острых кромок, заусенцев, следов коррозии в уплотнительной зоне
• Слабая или чрезмерная затяжка винтов – смазочная пленка исчезает, уплотнение работает в сухом режиме с последующим ускоренным износом либо перегревом и разрушением колец, возможно выпадение вторичного резинового уплотнительного кольца из канавки под кольцом пары трения

Торцевое уплотнение крепят только после приведение вала в рабочее положение. Если понадобится снятие, используют съемники.

Малейшие перекосы или осевые смещения вала способны свести на нет все достоинства уплотнения. Проблему перекосов производители решают путем установки под уплотнительным кольцом опорного кольца со сферическим сопряжением, а осевого смещения – использованием сальников с подпружиненной конструкцией.

Меры предупреждения течи

Сальник нуждается в регулярном уходе, техническим обслуживанием занимаются только квалифицированные работники. Обслуживающий персонал должен периодически делать ревизию уплотнителей, осматривать шейку вала, проверять силу затяжки. Недостаток манжет – ограниченная сфера применения.

По этим причинам производители насосного оборудования постепенно переходят с сальников и манжет на торцевые уплотнения. Они долговечнее, подходят для перекачки любых материалов в самых разных условиях, не требуют столь тщательного технического обслуживания на протяжении всего срока службы.

Вид уплотнения и материал пары трения выбирают на основе свойств перекачиваемой жидкости, показателей рабочей температуры и давления, скорости вращения вала. Насос необходимо использовать для перекачки только тех жидкостей, на которые рассчитано оборудование. Утечка опасных материалов представляет серьезную угрозу для окружающих.

Источник статьи: http://ytspumps.ru/info/articles/spravochnaya/ustranenie-techi-po-valu-nasosa/