Ремонт механических уплотнений насосов 

Существует множество типов и моделей механических уплотнений для насосов, но есть пять основных мест утечки:

(1) Уплотнение между втулкой и валом;

(2) Уплотнение между вращающимся кольцом и втулкой;

(3) Герметизация между динамическим и статическим кольцами;

(4) Герметизация между неподвижным кольцом и седлом неподвижного кольца;

(5) Уплотнение между крышкой уплотнительного торца и корпусом насоса.

Как правило, утечки между валом и уплотнительной крышкой или между валом и корпусом насоса относительно легко обнаружить и устранить, но они требуют тщательного наблюдения, особенно когда рабочей средой является сжиженный газ, газ высокого давления или токсичный или вредный газ, что усложняет ситуацию. Другие утечки трудно обнаружить и оценить визуально, и для правильного вывода требуется многолетний опыт эксплуатации и технического обслуживания, позволяющий наблюдать, анализировать и оценивать симптомы утечки.

Анализ и оценка причин утечек

Утечка во время статических испытаний. После установки и проверки механического уплотнения обычно проводится статическое испытание для наблюдения за утечкой. Если утечка невелика, проблема, как правило, связана с динамическим или статическим кольцевым уплотнением; если утечка велика, это указывает на проблему с парами трения динамического и статического колец. На основе первоначального наблюдения за утечкой и определения места утечки, вручную вращайте уплотнение для наблюдения. Если утечка существенно не изменяется, проблема связана со статическим или динамическим кольцевым уплотнением; если утечка значительно изменяется во время вращения, проблема определенно связана с парами трения динамического и статического колец; если протекающая среда разбрызгивается вдоль оси, скорее всего, проблема в динамическом кольцевом уплотнении; если протекающая среда разбрызгивается во всех направлениях или протекает из отверстий водяного охлаждения, скорее всего, неисправно статическое кольцевое уплотнение. Кроме того, каналы утечки могут существовать одновременно, но обычно существует различие между первичным и вторичным утечками. При внимательном наблюдении и знании конструкции можно сделать правильный вывод.

Утечка во время пробной эксплуатации. После статических испытаний центробежная сила, создаваемая высокоскоростным вращением механического уплотнения насоса во время работы, препятствует утечке рабочей среды. Поэтому, исключив неисправность уплотнений вала и торцевой крышки, утечка механического уплотнения во время пробной эксплуатации в основном вызвана повреждением динамической и статической фрикционной пары колец. Основные факторы, вызывающие выход из строя уплотнений фрикционной пары, следующие:

(1) Во время работы аномальные явления, такие как кавитация, кавитация и повышение давления, могут вызывать большую осевую силу, приводящую к разделению контактных поверхностей динамического и статического колец;

(2) Чрезмерное сжатие во время установки механического уплотнения приводит к сильному износу и царапинам на торцевых поверхностях пары трения;

(3) Вращающееся кольцевое уплотнение слишком тугое, и пружина не может регулировать величину осевого перемещения вращающегося кольца;

(4) Уплотнение неподвижного кольца слишком свободное. Когда вращающееся кольцо перемещается вдоль оси, неподвижное кольцо отсоединяется от посадочного места неподвижного кольца.

(5) Если в рабочей среде присутствуют твердые частицы, попадающие в фрикционную пару во время работы, осмотрите торцевые поверхности уплотнения динамического и статического колец на наличие дефектов;

(6) Неправильный выбор конструкции, низкое удельное давление на торцевой поверхности уплотнения или чрезмерная холодная усадка уплотнительного материала. Эти явления часто возникают во время пробной эксплуатации. Иногда их можно устранить регулировкой неподвижного посадочного места кольца, но в большинстве случаев необходимо разобрать и заменить уплотнение.

Внезапная утечка во время нормальной работы. В некоторых случаях внезапная утечка в центробежных насосах во время работы происходит из-за естественного износа или исчерпания срока службы, но в большинстве случаев она вызвана значительными изменениями условий эксплуатации, неправильной эксплуатацией или техническим обслуживанием.

(1) Вакуумирование, кавитация или длительное повышение давления могут привести к нарушению герметичности;

(2) Если фактическая производительность насоса слишком мала, внутри насоса будет циркулировать большое количество рабочей среды, будет накапливаться тепло, что приведет к испарению рабочей среды и нарушению герметичности;

(3) Чрезмерный обратный поток приводит к тому, что осадок поднимается со дна емкостей (башен, котлов, резервуаров, бассейнов) со стороны всасывающей трубы, повреждая уплотнение;

(4) Если двигатель не вращается вручную в течение длительного периода простоя и последующего перезапуска, пары трения могут повредить уплотнительные поверхности из-за адгезии.

(5) Количество коррозионных, полимеризующих и гелеобразующих веществ в среде увеличивается;

(6) Быстрые изменения температуры окружающей среды;

(7) Частые изменения или корректировки условий эксплуатации;

(8) Внезапные отключения электроэнергии или неисправности. Если центробежный насос внезапно начнет протекать во время нормальной работы и это не будет вовремя обнаружено, это часто может привести к крупной аварии или убыткам. Необходимо обращать на это внимание и принимать эффективные меры.

Несколько распространенных заблуждений относительно обслуживания механических уплотнений насосов.

Более сильное сжатие пружины обеспечивает лучшее уплотнение. Это неверно. Чрезмерное сжатие пружины может привести к быстрому износу и мгновенному выходу из строя фрикционной пары; чрезмерное сжатие также приводит к тому, что пружина теряет способность регулировать торцевую поверхность подвижного кольца, что приводит к нарушению герметичности.

Чем плотнее динамическое кольцевое уплотнение, тем лучше. На самом деле, чрезмерно плотное динамическое кольцевое уплотнение приносит больше вреда, чем пользы. Во-первых, оно ускоряет износ между уплотнением и втулкой, что приводит к преждевременной утечке; во-вторых, оно увеличивает сопротивление осевой регулировке и перемещению динамического кольца, делая невозможным своевременную регулировку при часто меняющихся условиях эксплуатации; в-третьих, оно вызывает чрезмерную усталость пружины, делая ее более подверженной повреждениям; и в-четвертых, оно деформирует динамическое кольцевое уплотнение, влияя на герметизирующий эффект.

Чем плотнее уплотнение неподвижного кольца, тем лучше. Уплотнение неподвижного кольца по сути неподвижно, поэтому более плотное уплотнение обеспечит лучшую герметизацию, но чрезмерная плотность также вредна. Во-первых, это может вызвать чрезмерную деформацию уплотнения неподвижного кольца, влияя на его герметизирующие свойства; во-вторых, неподвижное кольцо в основном изготавливается из графита, который, как правило, хрупкий и легко ломается под чрезмерным напряжением; и в-третьих, это затрудняет установку и демонтаж и может легко повредить неподвижное кольцо.

Чем сильнее затянута контргайка рабочего колеса, тем лучше. При утечках через механическое уплотнение относительно часто встречается утечка между валом и втулкой (межвальная утечка). Обычно считается, что межвальная утечка происходит просто из-за незатянутой контргайки рабочего колеса. Однако межвальная утечка может быть вызвана многими факторами, такими как неисправная или смещенная межвальная прокладка, примеси внутри вала, значительные ошибки формы и положения в точке сопряжения вала и втулки, поврежденные контактные поверхности, зазоры между компонентами вала и чрезмерно длинная резьба вала. Чрезмерная затяжка контргайки приведет лишь к преждевременному выходу из строя межвальной прокладки. И наоборот, умеренная затяжка контргайки позволяет межвальной прокладке сохранять определенный уровень упругости при сжатии, что позволяет контргайке автоматически затягиваться по мере необходимости во время работы, обеспечивая стабильно хорошее уплотнение между валом и втулкой.

Новое лучше старого. В относительном смысле новые механические уплотнения работают лучше, чем старые. Однако, если качество или материал нового механического уплотнения выбраны неправильно, большие погрешности размеров могут повлиять на герметизирующий эффект. В полимеризующихся и проницаемых средах лучше не заменять неподвижное кольцо, если оно не чрезмерно изношено. Это связано с тем, что неподвижное кольцо долгое время остается неподвижным в седле, позволяя полимерам и примесям откладываться вместе, что приводит к лучшему герметизирующему эффекту.

Разборка и ремонт всегда лучше, чем их отсутствие. Спешка с разборкой и ремонтом механического уплотнения сразу после появления протечки — ошибка. Иногда само уплотнение не повреждено; простая регулировка условий эксплуатации или внесение соответствующих корректировок в уплотнение может устранить протечку. Это позволяет избежать потерь, проверить ваши навыки диагностики неисправностей, накопить опыт технического обслуживания и повысить качество ремонта.