För att förstå läckage i centrifugalpumpar är det viktigt att först förstå den grundläggande funktionen hos en centrifugalpump. När flödet kommer in genom pumpens impellerögla och upp längs impellerskovlarna har vätskan ett lägre tryck och låg hastighet. När flödet passerar genom spiralen ökar trycket och hastigheten ökar. Flödet går sedan ut genom utloppet, där trycket är högt men hastigheten saktar ner. Flödet som går in i pumpen måste gå ut ur pumpen. Pumpen avger tryckhöjd, vilket innebär att den ökar pumpvätskans energi.
Vissa komponentfel i en centrifugalpump, såsom koppling, hydrauliska, statiska leder och lager, kommer att orsaka att hela systemet slutar fungera, men ungefär sextionio procent av alla pumpfel beror på att tätningsanordningen inte fungerar.
BEHOVET AV MEKANISKA TÄTNINGAR
En mekanisk tätningär en anordning som används för att kontrollera läckage mellan en roterande axel och ett vätske- eller gasfyllt kärl. Dess huvudsakliga uppgift är att kontrollera läckage. Alla tätningar läcker – de måste göra det för att upprätthålla en vätskefilm över hela den mekaniska tätningsytan. Läckaget som kommer ut från den atmosfäriska sidan är ganska lågt; läckaget i ett kolväte mäts till exempel med en VOC-mätare i delar/miljon.
Innan mekaniska tätningar utvecklades, tätade ingenjörer vanligtvis en pump med mekanisk packning. Mekanisk packning, ett fibermaterial vanligtvis impregnerat med ett smörjmedel som grafit, skars i sektioner och fylldes i det som kallades en "packbox". En packbox lades sedan till på baksidan för att packa ihop allting. Eftersom packningen är i direkt kontakt med axeln kräver den smörjning, men den kommer fortfarande att minska hästkrafterna.
Vanligtvis möjliggör en "lanternring" att spolvatten appliceras på packningen. Det vattnet, som behövs för att smörja och kyla axeln, kommer att läcka antingen in i processen eller ut i atmosfären. Beroende på din applikation kan du behöva:
- Led spolvattnet bort från processen för att undvika kontaminering.
- förhindra att spolvatten samlas på golvet (översprutning), vilket är både ett OSHA-problem och ett städproblem.
- Skydda lagerlådan från spolvatten, vilket kan förorena oljan och så småningom leda till lagerhaveri.
Precis som med alla pumpar bör du testa din pump för att se hur mycket den kostar årligen. En packningspump kan vara prisvärd att installera och underhålla, men om du beräknar hur många liter vatten den förbrukar per minut eller per år kan du bli förvånad över kostnaden. En mekanisk tätningspump kan potentiellt spara dig mycket årliga kostnader.
Med tanke på den allmänna geometrin hos en mekanisk tätning, uppstår en potentiell läckagepunkt var som helst där det finns en packning eller en o-ring:
- En eroderad, sliten eller fräsad dynamisk o-ring (eller packning) när den mekaniska tätningen rör sig.
- Smuts eller föroreningar mellan de mekaniska tätningarna.
- En operation utanför designen inom de mekaniska tätningarna.
DE FEM TYPERNA AV FEL PÅ TÄTNINGSANORDNINGAR
Om centrifugalpumpen uppvisar ett okontrollerat läckage måste du noggrant kontrollera alla potentiella orsaker för att avgöra om du behöver reparationer eller en nyinstallation.
1. Driftsfel
Att försumma den bästa effektivitetspunkten: Kör du pumpen vid den bästa effektivitetspunkten (BEP) på en prestandakurva? Varje pump är konstruerad med en specifik effektivitetspunkt. När du kör pumpen utanför det området skapar du problem med flödet som orsakar att systemet slutar fungera.
Otillräckligt nettopositivt sugtryck (NPSH): Om du inte har tillräckligt med sugtryck till din pump kan den roterande enheten bli instabil, orsaka kavitation och resultera i ett tätningsfel.
Verksamhet utan huvudvärk:Om du ställer in styrventilen för lågt för att strypa pumpen kan du strypa flödet. Strypt flöde orsakar recirkulation i pumpen, vilket genererar värme och främjar ett tätningsfel.
Torrkörning och felaktig ventilation av tätningen: En vertikal pump är mest känslig eftersom den mekaniska tätningen är placerad ovanpå. Om du har felaktig ventilation kan luft fastna runt tätningen och inte kunna evakuera packboxen. Den mekaniska tätningen kommer snart att sluta fungera om pumpen fortsätter att gå i detta tillstånd.
Låg ångmarginal:Dessa är flammande vätskor; heta kolväten kommer att flamma när de utsätts för atmosfäriska förhållanden. När vätskefilmen passerar över den mekaniska tätningen kan den flamma på den atmosfäriska sidan och orsaka ett fel. Detta fel inträffar ofta med pannmatningssystem – varmt vatten vid 120-140 °C flammar med tryckfallet över tätningsytorna.
2. Mekaniska fel
Feljustering av axeln, obalans i kopplingen och obalans i pumphjulet kan alla bidra till fel på den mekaniska tätningen. Dessutom, om du har feljusterade rör som är bultade fast på pumpen efter att den är installerad, kommer du att belasta pumpen mycket. Du måste också undvika en dålig bas: Är basen säker? Är den ordentligt injicerad? Har du en mjuk fot? Är den korrekt bultad? Och sist, kontrollera lagren. Om lagrens tolerans minskar kommer axlarna att röra sig och orsaka vibrationer i pumpen.
3. Fel på tätningskomponenter
Har du ett bra tribologiskt (läran om friktion) par? Har du valt rätt kombinationer av tätningsytor? Hur är det med materialets kvalitet på tätningsytorna? Är dina material lämpliga för din specifika tillämpning? Har du valt rätt sekundärtätningar, såsom packningar och o-ringar, som är förberedda för kemiska och värmepåverkan? Dina fjädrar bör inte vara igensatta eller din bälg korroderad. Slutligen, var uppmärksam på ytförvrängningar från tryck eller värme, eftersom en mekanisk tätning under högt tryck faktiskt kommer att böja sig, och den sneda profilen kan orsaka läckage.
4. Systemdesignfel
Du behöver en korrekt tätningsspolningsanordning, tillsammans med tillräcklig kylning. Dubbla system har barriärvätskor; hjälptätningskärlet måste vara på rätt plats, med rätt instrumentering och rörledningar. Du måste ta hänsyn till längden på det raka röret vid sugläget – vissa äldre pumpsystem som ofta levererades som en paketerad medar inkluderar en 90º-böj vid sugläget precis innan flödet kommer in i pumphjulsögat. Böjen orsakar ett turbulent flöde som skapar instabilitet i den roterande enheten. Alla sug-/utlopps- och bypass-rör måste också konstrueras korrekt, särskilt om vissa rör har reparerats någon gång under åren.
5. Allt annat
Andra diverse faktorer står endast för cirka 8 procent av alla fel. Till exempel krävs ibland hjälpsystem för att ge en acceptabel driftsmiljö för en mekanisk tätning. När det gäller dubbla system behöver du en hjälpvätska som fungerar som en barriär som förhindrar att kontaminering eller processvätska spills ut i miljön. För de flesta användare kommer dock en av de fyra första kategorierna att vara lösningen de behöver.
SLUTSATS
Mekaniska tätningar är en viktig faktor för roterande utrustnings tillförlitlighet. De är ansvariga för läckor och systemfel, men de indikerar också problem som så småningom kan orsaka allvarliga skador längre fram. Tätningarnas tillförlitlighet påverkas i hög grad av tätningens design och driftsmiljö.
Publiceringstid: 26 juni 2023