Odstredivé čerpadlá sú v zásade utesnené mechanickými tesneniami, zatiaľ čo magnetické čerpadlá sú utesnené statickými tesniacimi izolačnými puzdrami. Existuje mnoho typov mechanických tesnení pre odstredivé čerpadlá a modely sa líšia, ale existuje päť hlavných miest netesnosti: tesnenie medzi puzdrom a hriadeľom; tesnenie medzi dynamickým krúžkom a puzdrom; tesnenie medzi dynamickým a statickým krúžkom; tesnenie medzi statickým krúžkom a sedlom statického krúžku; tesnenie medzi tesniacim koncovým krytom a telesom čerpadla. Zlyhanie a netesnosť tesnenia čerpadla sú veľmi nepríjemné. Či už ide o odstredivé alebo magnetické čerpadlo, únik kvapaliny je dôležitým faktorom spôsobujúcim nehody vo výrobe. Nasleduje analýza a riešenie problému úniku spôsobeného poruchou tesnenia.
1. Únik počas skúšobného chodu
Po statickej skúške mechanického tesnenia čerpadla odstredivá sila, ktorá vzniká pri vysokorýchlostnej rotácii počas prevádzky, potlačí únik média. Preto po vylúčení poruchy tesnenia hriadeľa a koncového krytu je netesnosť mechanického tesnenia počas skúšobnej prevádzky v podstate spôsobená poškodením dynamických a statických trecích dvojíc krúžkov.
Hlavné faktory, ktoré spôsobujú zlyhanie tesnenia trecej dvojice, sú:
(1) Počas prevádzky sa v dôsledku abnormálnych javov, ako je vákuum a kavitácia, spôsobí veľká axiálna sila, ktorá spôsobí oddelenie kontaktnej plochy dynamických a statických krúžkov;
(2) Pri inštalácii mechanického tesnenia je stlačenie príliš veľké, čo vedie k vážnemu opotrebovaniu a poškriabaniu koncového povrchu trecieho páru;
(3) Tesnenie dynamického krúžku je príliš tesné a pružina nemôže nastaviť axiálne plávajúce množstvo dynamického krúžku;
(4) Statické krúžkové tesnenie je príliš voľné. Keď dynamický krúžok pláva v axiálnom smere, statický krúžok sa oddeľuje od sedla statického krúžku;
(5) V pracovnom médiu sa nachádzajú zrnité látky, ktoré sa počas prevádzky dostávajú do trecieho páru. Zistite dynamické a statické čelné plochy krúžkového tesnenia;
(6) Výber konštrukcie je nesprávny, tlak na čelnej strane tesnenia je príliš nízky alebo tesniaci materiál má veľké zmrštenie za studena. Uvedený jav sa často vyskytuje počas skúšobnej prevádzky. Niekedy sa dá odstrániť správnym nastavením statického sedla krúžku, ale väčšinu z nich je potrebné demontovať a vymeniť.
2. Únik počas statickej skúšky inštalácie
Po inštalácii a odladení mechanického tesnenia je spravidla potrebné vykonať statickú skúšku na zistenie netesnosti. Ak je netesnosť malá, ide väčšinou o problém s dynamickým krúžkom alebo statickým krúžkovým tesnením; ak je netesnosť veľká, znamená to, že existuje problém medzi trecími pármi dynamického a statického krúžku. Na základe predbežného pozorovania úniku a posúdenia miesta úniku ručne otočte kolieskom na pozorovanie. Ak nedochádza k žiadnej zjavnej zmene v úniku, ide o problém so statickým a dynamickým krúžkovým tesnením; ak počas otáčania dochádza k výraznej zmene v úniku, možno určiť, že ide o problém s dynamickými a statickými krúžkovými trecími pármi; ak je netesné médium rozstrekované pozdĺž axiálneho smeru, ide väčšinou o problémy s dynamickým krúžkovým tesnením, a ak je netesné médium rozstrekované všade okolo alebo uniká z otvoru na chladenie vody, ide väčšinou o poruchu statického krúžkového tesnenia. Okrem toho môžu súčasne existovať aj netesné kanály, ale vo všeobecnosti sa rozlišujú primárne a sekundárne. Pokiaľ pozorne pozorujete a poznáte štruktúru, budete schopní urobiť správny úsudok.
3. Porucha spôsobená stratou mazacieho filmu na oboch tesniacich čelách
(1) V dôsledku existencie zaťaženia čelného tesnenia sa čerpadlo spúšťa, keď v tesniacej komore nie je žiadna kvapalina, čo spôsobuje suché trenie;
(2) Tlak média je nižší ako tlak nasýtených pár, čo spôsobuje, že kvapalný film na čelnej strane bliká a stráca mazanie;
(3) Ak je médiom prchavý produkt, pri vzniku usadenín alebo zablokovaní chladiaceho systému mechanického tesnenia sa tlak nasýtených pár média zvyšuje v dôsledku trenia čelných plôch a tepla generovaného rotujúcim prvkom miešajúcim kvapalinu, čo tiež spôsobuje, že tlak média je nižší ako jeho tlak nasýtených pár.
4. Porucha mechanického tesnenia spôsobená koróziou
(1) Prepadávanie a rovnomerné prenikanie do tesniaceho povrchu.
(2) V dôsledku zvárania krúžku z karbidu volfrámu a sedla z nehrdzavejúcej ocele je sedlo z nehrdzavejúcej ocele počas používania náchylné na medzikryštalickú koróziu;
(3) Zvárané kovové vlnovce, pružiny atď. sú náchylné na prasknutie pri kombinovanom pôsobení napätia a strednej korózie.
5. Zlyhanie tesnenia v dôsledku opotrebovania čelnej strany tesnenia
(1) Stupeň vyváženosti β mechanického tesnenia ovplyvňuje aj opotrebenie tesnenia. Vo všeobecnosti je vhodný stupeň vyváženosti β=75%. Keď β<75%, opotrebenie sa síce zníži, ale zvýši sa netesnosť a zvýši sa možnosť otvorenia povrchu tesnenia. V prípade mechanických tesnení s vysokým zaťažením (vysoká hodnota PV) je v dôsledku veľkého trecieho tepla čelnej plochy β vo všeobecnosti 65% až 70%. Pri nízkovrúcich uhľovodíkových médiách, keďže teplota je citlivejšia na splyňovanie média, aby sa znížil vplyv trecieho tepla, β je výhodne 80% až 85%.
(2) Nízka odolnosť proti opotrebovaniu, veľký koeficient trenia a nadmerný tlak na koncový povrch (vrátane tlaku pružiny) trecej dvojice skracujú životnosť mechanického tesnenia. Pri bežne používaných materiáloch je poradie odolnosti proti opotrebovaniu nasledovné: karbid kremíka - uhlíkový grafit, cementovaný karbid - uhlíkový grafit, keramický uhlíkový grafit, striekaný keramický uhlíkový grafit, keramický uhlíkový grafit s nitridom kremíka, vysokorýchlostná oceľ - uhlíkový grafit a plátovaný cementovaný karbid - uhlíkový grafit.
(3) V prípade médií obsahujúcich pevné častice je hlavnou príčinou poruchy tesnenia vniknutie pevných častíc do tesniaceho povrchu. Pevné častice, ktoré sa dostanú na čelnú plochu trecej dvojice, pôsobia ako abrazíva, čo spôsobuje silné opotrebovanie a poruchu tesnenia. Primeraná medzera medzi tesniacim povrchom, vyváženosť mechanického tesnenia a blikanie kvapalného filmu na čelnej ploche tesnenia sú hlavnými príčinami otvorenia čelnej plochy a vniknutia pevných častíc.
6. Netesnosť mechanického tesnenia spôsobená chybami pri inštalácii, prevádzke alebo samotnom zariadení
(1) Netesnosť mechanického tesnenia spôsobená zlou inštaláciou. Prejavuje sa najmä v nasledujúcich aspektoch:
1) Kontaktná plocha dynamických a statických krúžkov je nerovnomerná a počas inštalácie sú otlačené alebo poškodené;
2) Dynamické a statické krúžkové tesnenia majú nesprávnu veľkosť, sú poškodené alebo nie sú pevne zalisované;
3) Na povrchu dynamických a statických krúžkov sa nachádzajú cudzie predmety;
4) Tesnenia v tvare písmena V dynamických a statických krúžkov sa inštalujú v opačnom smere alebo sa počas inštalácie obrátia hrany;
5) Na objímke je netesnosť, tesnenie nie je nainštalované alebo lisovacia sila nie je dostatočná;
6) Sila pružiny je nerovnomerná, jedna pružina nie je vertikálna a dĺžky viacerých pružín sú rôzne;
7) Čelná plocha dutiny tesnenia nie je dostatočne kolmá na hriadeľ;
8) Na aktívnej časti tesnenia na objímke sú miesta korózie.
(2) Hlavné príčiny netesnosti mechanického tesnenia počas prevádzky zariadenia sú:
1) Axiálny pohyb obežného kolesa čerpadla presahuje normu, hriadeľ pravidelne vibruje, prevádzka procesu je nestabilná a tlak v tesniacej komore sa často mení, čo spôsobuje periodickú netesnosť tesnenia;
2) Trecí pár je poškodený alebo zdeformovaný a nemôže bežať dovnútra, čo spôsobuje netesnosť;
3) Nesprávny výber materiálov tesniacich krúžkov, napučanie a strata pružnosti;
4) Veľká pružina nie je v správnom smere;
5) Vibrácie zariadenia sú počas prevádzky príliš veľké;
6) Medzi dynamickými a statickými krúžkami a objímkou hriadeľa sa vytvára šupina, ktorá spôsobuje, že pružina stráca svoju pružnosť a nemôže kompenzovať opotrebovanie tesniaceho povrchu;
7) Tesniaci krúžok je prasknutý atď.
(3) Čerpadlo netesní, keď sa po určitom čase zastavenia znovu spustí. Je to spôsobené najmä tuhnutím a kryštalizáciou média v blízkosti trecej dvojice, prítomnosťou vodného kameňa na trecej dvojici a koróziou a zablokovaním pružiny, čo vedie k strate pružnosti.
7. Zlyhanie mechanického tesnenia v dôsledku vysokej teploty
1. Tepelné praskanie je bežným poruchovým javom vysokoteplotných olejových čerpadiel, ako sú napríklad čerpadlá na zvyšky oleja, recyklačné olejové čerpadlá a čerpadlá na dno atmosférických a vákuových veží. Radiálne trhliny sa objavia na povrchu krúžku v dôsledku suchého trenia, náhleho prerušenia chladiacej vody, nečistôt vnikajúcich do tesniaceho povrchu a vákuovania.
2. Karbonizácia grafitu je jednou z hlavných príčin zlyhania tesnenia pri použití uhlíkovo-grafitových krúžkov. Ak počas používania grafitový krúžok prekročí povolenú teplotu (vo všeobecnosti -105 ~ 250 °C), na jeho povrchu sa vyzráža živica a živica v blízkosti trecej plochy sa karbonizuje. Ak je v ňom spojivo, spení sa a zmäkne, čím sa zvýši netesnosť tesniaceho povrchu a spôsobí zlyhanie tesnenia;
3. Pomocné tesnenia (ako sú fluórová guma, EPDM a celogumové tesnenia) po prekročení prípustnej teploty rýchlo starnú, praskajú, tvrdnú a strácajú pružnosť. V súčasnosti používaný pružný grafit má dobrú odolnosť voči vysokým teplotám a korózii, ale jeho pružnosť je nízka. Okrem toho ľahko praská a počas inštalácie sa ľahko poškodí.