For å forstå sentrifugalpumpelekkasje, er det viktig å først forstå den grunnleggende driften av en sentrifugalpumpe. Når strømmen kommer inn gjennom pumpens impellerøye og oppover impellervingene, har væsken et lavere trykk og lav hastighet. Når strømmen passerer gjennom volutten, øker trykket og hastigheten øker. Strømmen går deretter ut gjennom utslippet, på hvilket tidspunkt trykket er høyt, men hastigheten avtar. Strømmen som går inn i pumpen må gå ut av pumpen. Pumpen gir hode (eller trykk), noe som betyr at den øker energien til pumpevæsken.
Visse komponentfeil i en sentrifugalpumpe, slik som koblinger, hydrauliske, statiske ledd og lagre, vil føre til at hele systemet svikter, men omtrent sekstini prosent av alle pumpefeil skyldes at tetningsanordningen ikke fungerer.
BEHOV FOR MEKANISKE TETNINGER
En mekanisk tetning er en enhet som brukes til å kontrollere lekkasje mellom en roterende aksel og en væske- eller gassfylt beholder. Dens hovedansvar er å kontrollere lekkasje. Alle tetninger lekker – de må for å opprettholde en væskefilm over hele den mekaniske tetningsflaten. Lekkasjen som kommer ut den atmosfæriske siden er ganske lav; lekkasjen i et Hydrokarbon måles for eksempel med en VOC-måler i deler/millioner.
Før mekaniske tetninger ble utviklet, forseglet ingeniører vanligvis en pumpe med mekanisk pakning. Mekanisk pakning, et fibrøst materiale vanligvis impregnert med et smøremiddel som grafitt, ble kuttet i seksjoner og stappet ned det som ble kalt en "pakkboks". En pakkekjertel ble deretter lagt til
baksiden for å pakke ned alt. Siden pakningen er i direkte kontakt med akselen, krever den smøring, men vil fortsatt rane hestekrefter.
Vanligvis lar en "lanternering" skyllevann påføres pakningen. At vann, nødvendig for å smøre og avkjøle akselen, vil lekke enten inn i prosessen eller inn i atmosfæren. Avhengig av søknaden din må du kanskje:
· rett spylevannet bort fra prosessen for å unngå forurensning.
· hindre at spylevannet samler seg på gulvet (overspray), som er både et OSHA-problem og et husholdningsproblem.
· beskytt lagerboksen mot spylevann, som kan forurense oljen og til slutt føre til lagerfeil.
Som med alle pumper, bør du teste pumpen for å finne ut de årlige kostnadene den krever for å kjøre. En pakkepumpe kan være rimelig å installere og vedlikeholde, men hvis du beregner hvor mange liter vann den forbruker per minutt eller per år, kan du bli overrasket over kostnadene. En pumpe med mekanisk tetning kan potensielt spare deg for mange årlige kostnader.
Gitt den generelle geometrien til en mekanisk tetning, hvor som helst det er en pakning eller en o-ring, oppstår det et potensielt lekkasjepunkt:
· En erodert, slitt eller slitt dynamisk o-ring (eller pakning) når den mekaniske tetningen beveger seg.
· Smuss eller forurensning mellom de mekaniske tetningene.
· En off-design operasjon innenfor de mekaniske tetningene.
DE FEM TYPENE FORTETNINGSANORDNING FEIL
Hvis sentrifugalpumpen viser en ukontrollert lekkasje, må du grundig sjekke alle potensielle årsaker for å finne ut om du trenger reparasjoner eller ny installasjon.
1. Driftsfeil
Forsømmer det beste effektivitetspunktet: Betjener du pumpen ved det beste effektivitetspunktet (BEP) på en ytelseskurve? Hver pumpe er designet med en
spesifikt effektivitetspunkt. Når du driver pumpen utenfor det området, skaper du problemer med strømmen som får systemet til å svikte.
Insufficient Net Positive Suction Head (NPSH): Hvis du ikke har nok sugehode til pumpen, kan den roterende enheten bli ustabil, forårsake kavitasjon og resultere i en tetningsfeil.
Drift uten hode: Hvis du setter reguleringsventilen for lavt til å strupe pumpen, kan du strupe strømmen. En strupet strøm forårsaker resirkulasjon i pumpen, noe som genererer varme og fremmer tetningssvikt.
Tørrkjøring og feil utlufting av tetning: En vertikal pumpe er mest utsatt siden den mekaniske tetningen er plassert på toppen. Hvis du har feil ventilasjon, kan luft bli fanget rundt forseglingen og vil ikke være i stand til å evakuere pakkboksen. Den mekaniske tetningen vil snart svikte hvis pumpen fortsetter å gå i denne tilstanden.
Lav dampmargin: Dette er blinkende væsker; varme hydrokarboner vil blinke når de er utsatt for atmosfæriske forhold. Når væskefilmen passerer over den mekaniske tetningen, kan den blinke på den atmosfæriske siden og forårsake feil. Denne feilen skjer ofte med kjelematingssystemer – varmt vann ved 250-280ºF blinker med trykkfallet over tetningsflatene.
2. Mekaniske feil
Akselfeiljustering, koblingsubalanse og impellerubalanse kan alle bidra til mekaniske tetningsfeil. I tillegg, etter at pumpen er installert, hvis du har feiljusterte rør boltet til den, vil du påføre pumpen mye belastning. Du må også unngå en dårlig base: Er basen sikker? Er det fuget ordentlig? Har du en myk fot? Er den boltet riktig? Og til slutt, sjekk lagrene. Hvis toleransen til lagrene blir tynnere, vil akslene bevege seg og forårsake vibrasjoner i pumpen.
3. Forseglingskomponentfeil
Har du et godt tribologisk (studiet av friksjon) par? Har du valgt riktige sidekombinasjoner? Hva med kvaliteten på tetningsflatens materiale? Er materialene dine passende for din spesifikke applikasjon? Har du valgt de riktige sekundære tetningene, som pakninger og o-ringer, som er forberedt for kjemiske og varmeangrep? Fjærene dine skal ikke være tette eller belgen korrodert. Til slutt, hold øye med ansiktsforvrengninger fra trykk eller varme, siden en mekanisk tetning under stort trykk faktisk vil bøye seg, og den skjeve profilen kan forårsake lekkasje.
4. Systemdesignfeil
Du trenger en skikkelig tetningsskylling, sammen med tilstrekkelig kjøling. Doble systemer har barrierevæsker; den ekstra tetningsbeholderen må være på riktig plassering, med riktig instrumentering og rør. Du må ta lengden på rett rør ved sug i betraktning – noen eldre pumpesystemer som ofte kom som en pakket sklir inkluderer en 90º albue ved sug rett før strømmen kommer inn i impellerøyet. Albuen forårsaker en turbulent strømning som skaper ustabilitet i den roterende enheten. Alle suge-/utløps- og bypass-rørene må også konstrueres riktig, spesielt hvis noen rør har blitt reparert på et tidspunkt i løpet av årene.
5. Alt annet
Andre diverse faktorer står for bare om lag 8 prosent av alle feil. For eksempel kreves det noen ganger hjelpesystemer for å gi et akseptabelt driftsmiljø for en mekanisk tetning. For referanse til doble systemer trenger du en hjelpevæske som fungerer som en barriere som forhindrer forurensning eller prosessvæske i å søles ut i miljøet. For de fleste brukere vil imidlertid adressering av en av de fire første kategoriene inneholde løsningen de trenger.
KONKLUSJON
Mekaniske tetninger er en viktig faktor for påliteligheten av roterende utstyr. De er ansvarlige for lekkasjer og feil i systemet, men de indikerer også problemer som til slutt vil forårsake alvorlig skade nedover veien. Forseglingens pålitelighet påvirkes i stor grad av tetningsdesignet og driftsmiljøet.
Av Frank Rotello, maskiningeniør for Cummins-Wagner Co., Inc.
Innleggstid: Jan-04-2022