Kako bismo razumjeli curenje iz centrifugalne pumpe, važno je prvo razumjeti osnovni rad centrifugalne pumpe. Dok protok ulazi kroz ušicu rotora pumpe i uz lopatice rotora, tekućina je pod nižim tlakom i malom brzinom. Kada protok prolazi kroz spiralu, povećava se tlak i povećava se brzina. Protok zatim izlazi kroz ispust, pri čemu je tlak visok, ali se brzina usporava. Protok koji ulazi u pumpu mora izaći iz pumpe. Crpka prenosi visinu (ili tlak), što znači da povećava energiju pumpne tekućine.
Određeni kvarovi komponenti centrifugalne pumpe, kao što su spojka, hidraulika, statički spojevi i ležajevi, uzrokovat će kvar cijelog sustava, ali približno šezdeset devet posto svih kvarova pumpe rezultat je neispravnog rada uređaja za brtvljenje.
POTREBA ZA MEHANIČKIM BRTVAMA
Mehanička brtva je uređaj koji se koristi za kontrolu curenja između rotirajućeg vratila i posude ispunjene tekućinom ili plinom. Njegova glavna odgovornost je kontrolirati curenje. Sve brtve propuštaju - moraju kako bi se održao film tekućine preko cijele površine mehaničke brtve. Propuštanje koje izlazi s atmosferske strane je prilično malo; istjecanje ugljikovodika, na primjer, mjeri se VOC metrom u dijelovima/milijunima.
Prije nego što su razvijene mehaničke brtve, inženjeri su obično brtvili pumpu mehaničkim brtvama. Mehaničko pakiranje, vlaknasti materijal obično impregniran mazivom kao što je grafit, izrezano je na dijelove i stavljeno u ono što se nazivalo "kutija za brtvljenje". Zatim je dodana žlijezda za pakiranje
stražnju stranu kako bi sve spakirali. Budući da je pakiranje u izravnom kontaktu s osovinom, zahtijeva podmazivanje, ali će i dalje oduzimati konjske snage.
Obično "lanterni prsten" omogućuje nanošenje vode za ispiranje na pakiranje. Ta voda, potrebna za podmazivanje i hlađenje osovine, iscurit će ili u proces ili u atmosferu. Ovisno o vašoj aplikaciji, možda ćete morati:
· usmjerite vodu za ispiranje dalje od procesa kako biste izbjegli kontaminaciju.
· spriječiti nakupljanje vode za ispiranje na podu (pretjerano raspršivanje), što je i briga OSHA-e i kućanstva.
· zaštitite kućište ležaja od vode za ispiranje, koja može kontaminirati ulje i eventualno dovesti do kvara ležaja.
Kao i kod svake pumpe, htjet ćete testirati svoju pumpu kako biste otkrili godišnje troškove koje zahtijeva njezin rad. Pumpa za pakiranje može biti pristupačna za instaliranje i održavanje, ali ako izračunate koliko galona vode troši po minuti ili godišnje, mogli biste se iznenaditi cijenom. Pumpa s mehaničkom brtvom potencijalno bi vam mogla uštedjeti mnogo godišnjih troškova.
S obzirom na opću geometriju mehaničke brtve, bilo gdje gdje postoji brtva ili o-prsten, postoji potencijalna točka curenja:
· Erodirani, istrošeni ili izlomljeni dinamički o-prsten (ili brtva) dok se mehanička brtva pomiče.
· Prljavština ili onečišćenje između mehaničkih brtvila.
· Rad unutar mehaničkih brtvi izvan dizajna.
PET VRSTA KVAROVA UREĐAJA ZA BRTVLJENJE
Ako centrifugalna pumpa pokazuje nekontrolirano curenje, morate temeljito provjeriti sve moguće uzroke kako biste utvrdili trebate li popravke ili novu instalaciju.
1. Operativni kvarovi
Zanemarivanje točke najbolje učinkovitosti: Radite li s crpkom na točki najbolje učinkovitosti (BEP) na krivulji učinka? Svaka pumpa je dizajnirana s
specifična točka učinkovitosti. Kada radite s crpkom izvan tog područja, stvarate probleme s protokom koji uzrokuju kvar sustava.
Nedovoljna neto pozitivna usisna visina (NPSH): Ako nemate dovoljnu usisnu visinu svoje pumpe, rotirajući sklop može postati nestabilan, uzrokovati kavitaciju i rezultirati kvarom brtve.
Rad u mrtvom položaju: Ako namjestite kontrolni ventil prenisko da prigušite pumpu, možete zagušiti protok. Zagušeni protok uzrokuje recirkulaciju unutar pumpe, koja stvara toplinu i potiče kvar brtve.
Rad na suho i nepravilno odzračivanje brtve: Vertikalna pumpa je najosjetljivija jer je mehanička brtva postavljena na vrhu. Ako imate neispravnu ventilaciju, zrak se može zarobiti oko brtve i neće moći isprazniti kutiju za brtvljenje. Mehanička brtva uskoro će otkazati ako pumpa nastavi raditi u ovom stanju.
Niska granica pare: Ovo su bljeskajuće tekućine; vrući ugljikovodici će bljesnuti nakon što budu izloženi atmosferskim uvjetima. Dok film tekućine prolazi preko mehaničke brtve, može bljesnuti na atmosferskoj strani i uzrokovati kvar. Ovaj se kvar često događa sa sustavima za napajanje kotlova - vruća voda na 250-280ºF bljesne s padom tlaka na površinama brtve.
2. Mehanički kvarovi
Neusklađenost vratila, neravnoteža spojke i neravnoteža rotora mogu doprinijeti kvaru mehaničke brtve. Osim toga, nakon što je pumpa instalirana, ako su cijevi pogrešno pričvršćene na nju, izložit ćete puno naprezanja na pumpu. Također morate izbjegavati lošu bazu: Je li baza sigurna? Je li pravilno fugiran? Imate mekano stopalo? Je li ispravno pričvršćen vijcima? I posljednje, provjerite ležajeve. Ako se tolerancija ležajeva smanji, osovine će se pomicati i uzrokovati vibracije u pumpi.
3. Kvarovi brtvenih komponenti
Imate li dobar tribološki (proučavanje trenja) par? Jeste li odabrali ispravne kombinacije obloga? Što je s kvalitetom materijala brtvene površine? Jesu li vaši materijali prikladni za vašu specifičnu primjenu? Jeste li odabrali odgovarajuće sekundarne brtve, kao što su brtve i o-prstenovi, koje su pripremljene za kemijske i toplinske napade? Vaše opruge ne bi smjele biti začepljene ili vaš mijeh korodirao. I na kraju, pripazite na izobličenja lica uzrokovana pritiskom ili toplinom, budući da će se mehanička brtva pod velikim pritiskom zapravo saviti, a nakošeni profil može uzrokovati curenje.
4. Greške u dizajnu sustava
Potreban vam je odgovarajući raspored ispiranja brtve, zajedno s dovoljnim hlađenjem. Dvostruki sustavi imaju zaporne tekućine; pomoćni brtveni lonac mora biti na pravom mjestu, s ispravnim instrumentima i cjevovodom. Morate uzeti u obzir duljinu ravne cijevi pri usisavanju—neki stariji sustavi crpki koji su često dolazili kao zapakirani klizači uključuju koljeno od 90º pri usisavanju neposredno prije nego što protok uđe u ušicu impelera. Koljeno uzrokuje turbulentno strujanje koje stvara nestabilnosti u rotirajućem sklopu. Svi usisni/ispusni i obilazni cjevovod također moraju biti pravilno projektirani, posebno ako su neke cijevi popravljane u nekom trenutku tijekom godina.
5. Sve ostalo
Ostali razni čimbenici čine samo oko 8 posto svih kvarova. Na primjer, ponekad su potrebni pomoćni sustavi za osiguranje prihvatljivog radnog okruženja za mehaničku brtvu. Što se tiče dvostrukih sustava, potrebna vam je pomoćna tekućina koja će djelovati kao barijera koja sprječava izlijevanje kontaminacije ili procesne tekućine u okoliš. Međutim, za većinu korisnika, obraćanje jednoj od prve četiri kategorije sadržavat će rješenje koje im je potrebno.
ZAKLJUČAK
Mehaničke brtve glavni su čimbenik u pouzdanosti rotirajuće opreme. Oni su odgovorni za curenje i kvarove sustava, ali također ukazuju na probleme koji bi eventualno uzrokovali ozbiljnu štetu na cesti. Na pouzdanost brtve uvelike utječu dizajn brtve i radno okruženje.
Frank Rotello, inženjer strojarstva za Cummins-Wagner Co., Inc.
Vrijeme objave: 4. siječnja 2022