• Новости
  • Каталог уплотнений
  • Справочник
  • Каталог компаний
  • Мероприятия
  • Объявления
  • Публикации: Выбор торцовых уплотнений

    12 декабря, 2013

    Публикации: Выбор торцевых уплотнений

    Скворцов Николай Васильевич, Технический консультант ООО НПЦ «Анод»

     

    Вопрос 1. Какие факторы следует учитывать при выборе двойных торцовых уплотнений и уплотнений типа «тандем»?

    Ответ.

    При выборе типа уплотнения «тандем» или двойное целесообразно принимать во внимание следующие факторы: безопасность, удовлетворение условиям технологического процесса, особенности обслуживания, ресурсные характеристики.

    1.1. Безопасность

    Оба типа уплотнений «тандем» и двойное обладают общим преимуществом по сравнению с одинарными торцовыми уплотнениями.  При их использовании  полностью исключаются утечки перекачиваемой насосом среды в атмосферу в случае раскрытия любой из пар трения контурной или атмосферной ступеней. При разуплотнении контурной ступени с полостью насоса сообщается полость уплотнения, соединенная с расширительным бачком. При герметичной конструкции бачка, рассчитанной на рабочее давление насоса, сброса в атмосферу перекачиваемой жидкости не происходит.

    1.2. Условия технологического процесса.

    Нормальное прохождение технологического процесса предполагает отсутствие попадания в перекачиваемый продукт посторонних веществ, жидких или газообразных.

    - При применении уплотнений типа «тандем» используется затворная жидкость, находящаяся под давлением близком к атмосферному (рис. 1). В случае раскрытия контурной ступени (2) жидкость из насоса поступает в контур затворной жидкости. При этом загрязнения перекачиваемой среды не происходит.

    - В двойных уплотнениях (рис. 2) затворная жидкость находится под давлением на 0,1…0,3 МПа больше, чем давление в сальниковой камере насоса, и при разуплотнении контурной ступени часть ее попадает в перекачиваемую насосом жидкость, что может оказаться неприемлемым при перекачке определенного вида продуктов.

    - Двойное торцовое уплотнение целесообразно применять в случаях, когда по условиям прохождения технологического процесса ожидается работа насоса с «прохватами», т.е. гидравлическая часть насоса практически осушается, или в сальниковой камере создается вакуум, что грозит раскрытием или осушением колец пар трения и потерей герметичности уплотнения.

     Схема системы обеспечения работоспособности торцового уплотнения типа «тандем»

    Рис. 1. Схема системы обеспечения работоспособности торцового уплотнения типа «тандем»

     Схема системы обеспечения работоспособности  двойного торцового уплотнения

    Рис. 2. Схема системы обеспечения работоспособности  двойного торцового уплотнения

     

    1 – Сальниковая камера насоса

    2 – Контурная ступень

    3 – Бачок с затворной жидкостью

    4 – Баллон с газом

    1.3. Особенности обслуживания.

    Особенности обслуживания заключаются в следующем:

    - после заправки затворной жидкостью системы обеспечения работоспособности торцовых уплотнений система с двойным торцовым уплотнением требует создания избыточного давления, что осуществляется, как правило, при помощи газа, подаваемого в расширительный бачок с давлением на 0,1…0,3 МПа больше, чем давление в месте установки уплотнения в насосе (сальниковой камере);

    - уплотнение типа «тандем» с системой обслуживающей его не требует дополнительного создания избыточного давления затворной жидкости.

    1.4. Ресурсные характеристики.

    Наибольший интерес представляет достижение длительного срока службы без существенного увеличения утечек через уплотнение. При работе уплотнения типа «тандем» под перепадом давления «перекачиваемая жидкость – затворная среда» в зазор колец пар трения устремляется перекачиваемая среда, которая может содержать твердые частицы, обладать нежелательными физическими свойствами: коксоваться, вскипать и т.п., что сокращает срок службы колец пар трения, и, следовательно, уплотнения.

    В двойном уплотнении в зазор пары трения устремляется чистая затворная жидкость с известными желаемыми параметрами, что существенно продлевает срок службы уплотнения.

     

    Вопрос 2. Каким образом осевое перемещение вала насоса влияет на работу торцовых уплотнений.

    Ответ.

    Осевое перемещение вала насоса может возникнуть в результате ряда причин: износ упорного подшипника, пяты, смещение гильзы по валу, некачественный монтаж уплотнения, при этом положение колец пар трения друг относительно друга может измениться.

    Если зазор S увеличился от первоначального, значит, кольца сблизились и начинают работать в режиме упорного подшипника (см. рис.) В этом случае они перегреваются от трения, растрескиваются, и уплотнение начинает протекать.

     

    Рис. 3 

    Рис. 3

    1 – Фланец уплотнения

    2 – Обойма

    3 – Кольца пар трения

    4 – Кольца крепления

    5 - Гильза

     

    Если зазор уменьшился от первоначального, значит, кольца отошли друг от друга, усилие сжатия их ослабло, обойма может сойти с направляющей фланца, что может привести к течи уплотнения при сохранении целостности колец пар трения.

    Правильное положение колец легко проконтролировать по величине зазора между вращающимся вместе с валом кольцом крепления уплотнения на валу и фланцем уплотнения.

    Для продления срока службы уплотнения рекомендуется при изменении зазора S более чем на 1 мм от исходного – остановить насос, ослабить крепление уплотнения по валу, перемещая гильзу; восстановить требуемый зазор, используя фиксаторы; установить исходное положение гильзы относительно фланца уплотнения, закрепить уплотнение и продолжить эксплуатацию насоса.

     

    Вопрос 3. Как отличить обратимые уплотнения от обычных?

    Ответ.

    Конструктивное отличие обратимых уплотнений от обычных заключается в выполнении канавки под вторичное уплотнение. Стенки канавки выполнены в виде двух букв «Г», положенных одна на другую (см. рис.)

     Таким образом, обеспечивается изменение площади воздействия давления среды на аксиально подвижную обойму уплотнения, что обеспечивает не раскрытие колец пар трения даже при перемене направления перепада давления в паре трения.

     Как отличить обратимые уплотнения от обычных?

    Рис. 4

     

    Вопрос 4. Использование фиксаторов при эксплуатации уплотнений

    Ответ.

    Фиксаторы торцовых уплотнений являются составной частью уплотнений, не участвующие непосредственно в работе уплотнений по прямому назначению. Известно, что уплотнение работает надежнее и с меньшими утечками через уплотнительные пары колец, если выдерживаются  проектные, установочные размеры между подвижными и неподвижными деталями на всем протяжении срока службы уплотнения.

    Фиксаторы предназначены для решения задач по сохранению взаимного положения подвижных и неподвижных элементов уплотнения относительно друг друга, которые  установлены изготовителем. Для этого фиксатор жестко крепится, например, к корпусу или фланцу уплотнения, то есть к неподвижной при работе уплотнения детали, и фиксируется на подвижной, препятствуя ее перемещению в осевом и радиальном направлениях.

    В зависимости от конструкции уплотнения, доступности обслуживания, возможности крепления и демонтажа, условий транспортировки и хранения фиксаторы бывают различных видов: плоские пластины, скобообразные, с обработкой торцевых поверхностей в виде дуги и ласточкина хвоста, наклонных стенок, в виде шайб со смещенным центральным отверстием, «П»-образных и «Z»-образных пространственных и других форм.

    Фиксаторы препятствуют перемещению деталей при транспортировке уплотнений, при монтаже и демонтаже уплотнений на насос, проведение этих операций без них строго запрещено. При установке и снятии уплотнения на насосы фиксаторы испытывают особенно большие нагрузки. Это вызвано тем, что сопротивление перемещению гильзы с резиновым уплотнительным кольцом по валу велико, а перераспределение прилагаемых усилий к гильзе и корпусу ограниченно.

    Несмотря на то, что фиксаторы жестко закрепляются на деталях, они должны свободно размещаться в отведенных местах и не претерпевать видимых  деформаций (изгибов, непопаданий в пазы, проточки и отверстия под крепеж).

    Перед прокруткой и пуском насоса в работу нужно обязательно удалить фиксаторы из рабочей зоны для обеспечения свободного вращения деталей уплотнения и сохранить фиксаторы для последующих демонтажно-монтажных работ с уплотнением. Сохранность фиксаторов в отдельных случаях можно обеспечить креплением их непосредственно на корпусе уплотнения с использованием имеющихся резьбовых отверстий, болтов и шпилек.

     

    Вопрос 5. Можно ли заменять уплотнения с эластомерами на сильфонные уплотнения и наоборот?

    Ответ.

    Такие замены возможны, однако, следует иметь в виду, что каждому виду уплотнений свойственны свои преимущества и недостатки.

    Сильфонные уплотнения:

    - могут работать в средах, являющихся растворителями эластомеров;

    - могут размещаться в более узких сальниковых камерах;

    - при использовании на «горячих» средах в месте установки уплотнения не требуют холодильника, однако не ограничивают тепловой «прострел» по валу.

    Уплотнения с эластомерами:

    - при использовании на «горячих» средах используются с холодильником, значительно снижающим температуру вала в месте установки уплотнения;

    - меньше эксплуатационные затраты;

    - существенно меньше стоимость ремонта;

    - менее требовательные к точности монтажа и изношенности агрегата.

     

    Вопрос 6. Можно ли использовать штуцер подачи затворной жидкости в сальниковую камеру насоса для других целей?

    Ответ.

    При замене сальниковых уплотнений на торцовые штуцер подачи жидкости в сальник может использоваться следующим образом:

    - служить для удаления воздуха из сальниковой камеры при заполнении насоса рабочей жидкостью;

    - служить для вытеснения воздуха из сальниковой камеры на всас насоса перекачиваемой средой при работе насоса;

    - служить для подвода в сальниковую камеру защитной жидкости в случаях, если уплотняемая среда является абразивосодержащей, полимеризующейся, кристаллизующейся и т.п.;

    - служить для подвода в сальниковую камеру рабочей среды с напора насоса для отвода тепла из зоны расположения колец пар трения;

    - служить для подвода в сальниковую камеру рабочей среды с напора насоса для создания избыточного давления в ней, исключающее подсос атмосферного воздуха в сальниковую камеру и осушение колец пар трения торцового уплотнения.

     

    Вопрос 7. Какую жидкость можно использовать в качестве затворной?

    Ответ.

    Затворная жидкость является рабочей средой системы обеспечения работоспособности торцовых уплотнений и служит для обеспечения смазки трущихся поверхностей и их охлаждения, передавая тепло от поверхностей трения торцового уплотнения охлаждающей среде в теплообменнике охлаждения.

    В процессе эксплуатации торцовых уплотнений затворная жидкость может подвергаться следующим воздействиям:

    длительное время находиться в контуре циркуляции, как в движении, так и без движения,

    1. подвергаться воздействию низких и высоких температур,

    2. под действием термических и механических воздействий изменять свои физико-химические свойства

    3. попадать в перекачиваемый продукт,

    4. попадать в атмосферу в месте установки насосного агрегата и оборудования системы обеспечения работоспособности торцовых уплотнений.

    Для удовлетворения условиям и требованиям эксплуатации затворная жидкость должна удовлетворять в большей или меньшей степени следующим условиям:

    - Иметь низкую вязкость и хорошие смазывающие свойства. Хорошая смазывающая способность обеспечивается жидкостями с вязкостью 1...5сСт, плотностью 0,8...1,0 г/см³;

    - Иметь высокую температуру кипения, которая рекомендована быть на 25...30ºС выше рабочей температуры,

    - Иметь температуру вспышки при наличии кислорода выше рабочей температуры;

    - Иметь высокую теплоемкость и теплопроводность для эффективного отвода тепла;

    - Иметь минимальную химическую активность по отношению к материалам деталей, соприкасающимся с ней (торцовое уплотнение, трубопроводы, расширительный бачок);

    - Иметь стабильный состав в условиях рабочих температур, не выделять и образовывать отложений, гелей, не полимеризоваться, кристаллизоваться или коксоваться;

    - Допускать технологическую совместимость с уплотняемой средой;

    - Должна быть не токсичной и иметь минимальное воздействие на окружающую среду и людей.

    При выборе затворной жидкости необходимо учитывать, что при повышении её температуры её объем увеличивается (см. график 1), что может привести к переопрессовке системы. Во избежание этого необходимо сохранять в системе газовую полость приемлемого объёма, используемую также для накопления газа, выделяющегося из жидкости при функционировании системы.

    Температурный диапазон наиболее распространенных жидкостей, используемых в качестве затворных, может быть принят следующим, см. таблицу 1.

     

     

    Таблица 1

    Затворная жидкость

    Температурный диапазон, ºС

    Вода

    Антифриз

    Спирт бутиловый

    Минеральные масла

    Светлые нефтепродукты

    Этиленгликоль

    Глицерин

    0...+90

    -60...+90

    -80...+90

    -20...+80

    -10...+200

    0...+175

    +100...+260

     

    Объёмное расширение затворных жидкостей при изменении температуры приведены на графике 1 (для воды при Тисх.более 4ºС).     

     

    График 1.

     Объёмное расширение затворных жидкостей при изменении температуры

     

     

     

    Значительная помощь в выборе затворной жидкости для конкретных условий эксплуатации может быть оказана технологическими службами, которые наиболее полно информированы о свойствах перекачиваемой жидкости, ее совместимости с затворной средой, рабочих параметрах и прочих характеристиках. Эти знания нужны для правильного выбора как типа уплотнения и затворной жидкости для него, так и количества и значения уставок предупредительной и аварийной защиты, согласованных с проектантом уплотнения. Особенно это актуально при перекачке многокомпонентных сжиженных газов, растворов и смесей жидкостей.

     

    Перейти в раздел ТОРЦОВЫЕ УПЛОТНЕНИЯ >>>

    Похожие новости

    Назад к списку новостей