För att förstå läckage från centrifugalpumpen är det viktigt att först förstå den grundläggande driften av en centrifugalpump. När flödet kommer in genom pumpens impellerögla och uppåt impellervingarna, har vätskan ett lägre tryck och låg hastighet. När flödet passerar genom voluten ökar trycket och hastigheten ökar. Flödet går sedan ut genom utloppet, då trycket är högt men hastigheten saktar ner. Flödet som går in i pumpen måste gå ut ur pumpen. Pumpen ger tryckhöjd (eller tryck), vilket betyder att den ökar energin i pumpvätskan.
Vissa komponentfel i en centrifugalpump, såsom kopplingar, hydrauliska, statiska leder och lager, kommer att leda till att hela systemet går sönder, men ungefär sextio-nio procent av alla pumpfel beror på att tätningsanordningen inte fungerar.
BEHOV AV MEKANISKA TÄTNINGAR
En mekanisk tätning är en anordning som används för att kontrollera läckage mellan en roterande axel och ett vätske- eller gasfyllt kärl. Dess huvudansvar är att kontrollera läckage. Alla tätningar läcker – de måste göra det för att bibehålla en vätskefilm över hela den mekaniska tätningens yta. Läckaget som kommer ut från atmosfärssidan är ganska lågt; läckaget i ett kolväte mäts till exempel med en VOC-mätare i delar/miljoner.
Innan mekaniska tätningar utvecklades förseglade ingenjörer vanligtvis en pump med mekanisk packning. Mekanisk packning, ett fibröst material som vanligtvis impregneras med ett smörjmedel som grafit, skars i sektioner och stoppades ner vad som kallades en "packningsbox". En packbox sattes sedan till
baksidan för att packa ner allt. Eftersom packningen är i direkt kontakt med axeln kräver den smörjning, men kommer fortfarande att råna hästkrafter.
Vanligtvis tillåter en "lanternring" att spolvatten appliceras på packningen. Det vatten som behövs för att smörja och kyla axeln kommer att läcka antingen in i processen eller i atmosfären. Beroende på din ansökan kan du behöva:
· rikta bort spolvattnet från processen för att undvika kontaminering.
· förhindra att spolvattnet samlas på golvet (överspray), vilket är både ett OSHA-problem och ett hushållsproblem.
· skydda lagerlådan från spolvatten, som kan förorena oljan och så småningom leda till ett lagerfel.
Som med alla pumpar vill du testa din pump för att upptäcka de årliga kostnaderna den kräver för att köras. En packningspump kan vara överkomlig att installera och underhålla, men om du räknar ut hur många liter vatten den förbrukar per minut eller per år kan du bli förvånad över kostnaden. En pump med mekanisk tätning kan potentiellt spara dig en hel del årliga kostnader.
Med tanke på den allmänna geometrin hos en mekanisk tätning, var som helst där det finns en packning eller en o-ring, uppstår en potentiell läckpunkt:
· En eroderad, sliten eller sliten dynamisk o-ring (eller packning) när den mekaniska tätningen rör sig.
· Smuts eller föroreningar mellan de mekaniska tätningarna.
· En off-design operation inom de mekaniska tätningarna.
DE FEM TYPERNA AV FÖRSEGLINGSENHETER FEL
Om centrifugalpumpen uppvisar en okontrollerad läcka, måste du noggrant kontrollera alla potentiella orsaker för att avgöra om du behöver reparationer eller en ny installation.
1. Driftsfel
Försummar den bästa effektivitetspunkten: Kör du pumpen vid den bästa effektivitetspunkten (BEP) på en prestandakurva? Varje pump är utformad med en
specifik effektivitetspunkt. När du använder pumpen utanför den regionen skapar du problem med flödet som gör att systemet misslyckas.
Otillräckligt netto positivt sughuvud (NPSH): Om du inte har tillräckligt med sughuvud till din pump, kan den roterande enheten bli instabil, orsaka kavitation och resultera i ett tätningsfel.
Drift med dödläge: Om du ställer in reglerventilen för lågt för att strypa pumpen, kan du strypa flödet. Strypt flöde orsakar recirkulation i pumpen, vilket genererar värme och främjar tätningsfel.
Torrkörning & felaktig avluftning av tätning: En vertikal pump är mest mottaglig eftersom den mekaniska tätningen är placerad ovanpå. Om du har felaktig ventilation kan luft fastna runt tätningen och kommer inte att kunna evakuera packboxen. Den mekaniska tätningen kommer snart att misslyckas om pumpen fortsätter att gå i detta tillstånd.
Låg ångmarginal: Dessa är blinkande vätskor; heta kolväten blinkar när de exponeras för atmosfäriska förhållanden. När vätskefilmen passerar över den mekaniska tätningen kan den blixtrar på den atmosfäriska sidan och orsaka ett fel. Detta fel inträffar ofta med pannans matningssystem – varmt vatten vid 250-280ºF blinkar med tryckfallet över tätningsytorna.
2. Mekaniska fel
Axelfeljustering, kopplingsobalans och impellerobalans kan alla bidra till mekaniska tätningsfel. Dessutom, efter att pumpen har installerats, om du har felinriktade rör bultade till den, kommer du att belasta pumpen mycket. Du måste också undvika en dålig bas: Är basen säker? Är det fogat ordentligt? Har du en mjuk fot? Är den ordentligt skruvad? Och sist, kontrollera lagren. Om toleransen för lagren blir tunn kommer axlarna att röra sig och orsaka vibrationer i pumpen.
3. Tätningskomponentfel
Har du ett bra tribologiskt (studiet av friktion) par? Har du valt rätt beläggningskombinationer? Hur är det med tätningsytans materialkvalitet? Är ditt material lämpligt för din specifika tillämpning? Har du valt rätt sekundära tätningar, såsom packningar och o-ringar, som är förberedda för kemiska och värmeangrepp? Dina fjädrar bör inte vara igensatta eller din bälg korroderad. Sist, håll utkik efter ansiktsförvrängningar från tryck eller värme, eftersom en mekanisk tätning under högt tryck faktiskt kommer att böjas, och den sneda profilen kan orsaka läckage.
4. Systemdesignfel
Du behöver en ordentlig tätningsspolning, tillsammans med tillräcklig kylning. Dubbla system har barriärvätskor; den extra tätningskärlet måste vara på rätt plats, med rätt instrumentering och rörledningar. Du måste ta hänsyn till längden på det raka röret vid sugning – vissa äldre pumpsystem som ofta kom som en förpackad medar inkluderar en 90º armbåge vid sug precis innan flödet kommer in i impellerögat. Armbågen orsakar ett turbulent flöde som skapar instabilitet i den roterande enheten. Alla sug-/utlopps- och bypassrör måste också konstrueras korrekt, speciellt om vissa rör har reparerats någon gång under åren.
5. Allt annat
Övriga diverse faktorer står för endast cirka 8 procent av alla misslyckanden. Till exempel krävs ibland hjälpsystem för att tillhandahålla en acceptabel driftsmiljö för en mekanisk tätning. För hänvisning till dubbla system behöver du en hjälpvätska som fungerar som en barriär som förhindrar kontaminering eller processvätska från att spilla ut i miljön. Men för de flesta användare kommer en av de fyra första kategorierna att innehålla den lösning de behöver.
SLUTSATS
Mekaniska tätningar är en viktig faktor för roterande utrustnings tillförlitlighet. De är ansvariga för läckor och fel i systemet, men de indikerar också problem som så småningom skulle orsaka allvarliga skador på vägen. Tätningens tillförlitlighet påverkas i hög grad av tätningsdesignen och driftsmiljön.
Av Frank Rotello, maskiningenjör för Cummins-Wagner Co., Inc.
Posttid: Jan-04-2022