Centrifugalne črpalke so v osnovi zatesnjene z mehanskimi tesnili, medtem ko so magnetne črpalke zatesnjene s statičnimi izolacijskimi tuljavami. Obstaja veliko vrst mehanskih tesnil za centrifugalne črpalke, modeli pa se razlikujejo, vendar obstaja pet glavnih točk puščanja: tesnilo med tulcem in gredjo; tesnilo med dinamičnim obročem in tulcem; tesnilo med dinamičnim in statičnim obročem; tesnilo med statičnim obročem in sedežem statičnega obroča; tesnilo med tesnilnim končnim pokrovom in telesom črpalke. Tesnjenje črpalke je zelo problematično, če odpove in pušča. Ne glede na to, ali gre za centrifugalno ali magnetno črpalko, je uhajanje tekočine pomemben dejavnik, ki povzroča nesreče v proizvodnji. V nadaljevanju sta predstavljena analiza in rešitev problema puščanja zaradi okvare tesnila.
1. Puščanje med preskušanjem
Ko je mehansko tesnilo črpalke statično preizkušeno, bo centrifugalna sila, ki nastane zaradi hitrega vrtenja med delovanjem, preprečila uhajanje medija. Zato je po izključitvi okvare tesnil gredi in čelnega pokrova puščanje mehanskega tesnila med preskušanjem v glavnem posledica poškodb dinamičnih in statičnih trenjskih parov obroča.
Glavni dejavniki, ki povzročijo okvaro tesnilnega para, so:
(1) Med delovanjem se zaradi nenormalnih pojavov, kot sta vakuumiranje in kavitacija, pojavi velika aksialna sila, zaradi česar se stična površina dinamičnega in statičnega obroča loči;
(2) Pri namestitvi mehanskega tesnila je kompresija prevelika, kar povzroči hudo obrabo in praske na končni površini frikcijskega para;
(3) Tesnilo dinamičnega obroča je pretesno in vzmet ne more prilagoditi aksialnega pomika dinamičnega obroča;
(4) Statično obročno tesnilo je preohlapno. Ko dinamični obroč aksialno plava, se statični obroč loči od sedeža statičnega obroča;
(5) V delovnem mediju so zrnate snovi, ki med delovanjem vstopijo v par trenja. Ugotavljajte končne površine dinamičnega in statičnega tesnilnega obroča;
(6) Izbira zasnove je napačna, čelni pritisk tesnila je prenizek ali tesnilni material ima veliko hladno krčenje. Zgornji pojav se pogosto pojavi med poskusnim obratovanjem. Včasih ga je mogoče odpraviti s pravilno nastavitvijo sedeža statičnega obroča, vendar je večino treba razstaviti in zamenjati.
2. Puščanje med statičnim preskusom namestitve
Ko je mehansko tesnilo nameščeno in razgrajeno, je običajno treba izvesti statični preskus za opazovanje puščanja. Če je puščanje majhno, gre večinoma za težavo v dinamičnem ali statičnem tesnilnem obroču; če je puščanje veliko, to pomeni, da obstaja težava med pari trenja dinamičnega in statičnega obroča. Na podlagi predhodnega opazovanja uhajanja in ocene lokacije uhajanja ročno zavrtite kolo in opazujte. Če ni očitnih sprememb v puščanju, gre za težavo med statičnimi in dinamičnimi obročnimi tesnili; če se puščanje med vrtenjem znatno spremeni, je mogoče ugotoviti, da gre za težavo med dinamičnimi in statičnimi obročnimi tornimi pari; če se puščajoči medij razprši v aksialni smeri, gre večinoma za težave z dinamičnimi obročnimi tesnili, če se puščajoči medij razprši naokoli ali pušča iz odprtine za vodno hlajenje, gre večinoma za okvaro statičnih obročnih tesnil. Poleg tega lahko hkrati obstajajo tudi kanali za puščanje, vendar se na splošno razlikujeta primarni in sekundarni kanal. Če pozorno opazujete in poznate strukturo, boste lahko pravilno presodili.
3. Okvara zaradi izgube mazalnega filma na obeh tesnilnih površinah
(1) Zaradi obremenitve čelnega tesnila se črpalka zažene, ko v tesnilni komori ni tekočine, kar povzroči suho trenje;
(2) Medij je nižji od nasičenega parnega tlaka, zaradi česar tekoči film na čelni strani bliskuje in izgubi mazanje;
(3) Če je medij hlapen proizvod, se ob pojavu oblog ali blokade v hladilnem sistemu mehanskega tesnila nasičeni parni tlak medija poveča zaradi trenja čelnih površin in toplote, ki jo ustvarja vrteči se element, ki meša tekočino, zaradi česar je tudi tlak medija nižji od njegovega nasičenega parnega tlaka.
4. Poškodba mehanskega tesnila zaradi korozije
(1) Vdrtje in enakomerna penetracija tesnilne površine.
(2) Zaradi varjenja obroča iz volframovega karbida in sedeža iz nerjavnega jekla je sedež iz nerjavnega jekla med uporabo izpostavljen medkristalni koroziji;
(3) Varjeni kovinski mehovi, vzmeti itd. so nagnjeni k pretrganju pod skupnim vplivom napetosti in srednje korozije.
5. Poškodba tesnila zaradi obrabe čelne površine tesnila
(1) Stopnja uravnoteženosti β mehanskega tesnila vpliva tudi na obrabo tesnila. Na splošno je primerna stopnja ravnotežja β=75%. Če je β<75%, se obraba sicer zmanjša, vendar se poveča uhajanje in možnost odprtja površine tesnila. Pri mehanskih tesnilih z visoko obremenitvijo (visoka vrednost PV) je zaradi velike toplote trenja čelne površine β običajno 65% do 70%. Pri ogljikovodikovih medijih z nizkim vreliščem, ker je temperatura bolj občutljiva na uplinjanje medija, je zaradi zmanjšanja vpliva toplote trenja β po možnosti 80% do 85%.
(2) Slaba odpornost proti obrabi, velik koeficient trenja in prevelik pritisk na končno površino (vključno s pritiskom vzmeti) para trenja skrajšajo življenjsko dobo mehanskega tesnila. Pri pogosto uporabljenih materialih je vrstni red odpornosti proti obrabi naslednji: silicijev karbid-ogljikov grafit, cementni karbid-ogljikov grafit, keramika-ogljikov grafit, brizgana keramika-ogljikov grafit, keramika-ogljikov grafit iz silicijevega nitrida, hitrorezno jeklo-ogljikov grafit in obloženi cementni karbid-ogljikov grafit.
(3) Pri medijih, ki vsebujejo trdne delce, je vstop trdnih delcev v tesnilno površino glavni vzrok za okvaro tesnila. Trdni delci, ki vstopijo na čelno površino tornega para, delujejo kot abraziv, kar povzroči hudo obrabo in okvaro tesnila. Razumna vrzel med tesnilno površino, ravnotežje mehanskega tesnila in utripanje tekočega filma na čelni strani tesnila so glavni razlogi za odprtje čelne strani in vstop trdnih delcev.
6. uhajanje mehanskega tesnila zaradi napak pri namestitvi, delovanju ali sami opremi
(1) Puščanje mehanskega tesnila zaradi slabe namestitve. To se kaže predvsem v naslednjih vidikih:
1) Stična površina dinamičnih in statičnih obročev je neenakomerna, med namestitvijo pa so obtolčeni ali poškodovani;
2) Dinamična in statična obročna tesnila so napačne velikosti, poškodovana ali niso tesno stisnjena;
3) Na površini dinamičnih in statičnih obročev so tuji predmeti;
4) Tesnila v obliki črke V dinamičnih in statičnih obročev so nameščena v nasprotni smeri ali pa so robovi med namestitvijo obrnjeni;
5) Prišlo je do puščanja na tulcu, tesnilo ni nameščeno ali pa je sila stiskanja nezadostna;
6) Vzmetna sila je neenakomerna, posamezna vzmet ni navpična, dolžine več vzmeti pa so različne;
7) Čelna stran tesnilne votline ni dovolj navpična na gred;
8) Na aktivnem delu tesnila na tulcu so mesta korozije.
(2) Glavni razlogi za puščanje mehanskega tesnila med delovanjem opreme so:
1) Osni premik rotorja črpalke presega standard, gred občasno vibrira, procesno delovanje je nestabilno, tlak v tesnilni komori pa se pogosto spreminja, kar povzroči občasno puščanje tesnila;
2) Frikcijski par je poškodovan ali deformiran in ne more teči, kar povzroča puščanje;
3) Neustrezna izbira materialov za tesnilne obroče, nabrekanje in izguba elastičnosti;
4) Velika vzmet ni v pravi smeri;
5) Vibracije opreme so med delovanjem prevelike;
6) Med dinamičnim in statičnim obročem ter grednim tulcem se tvorijo luske, zaradi česar vzmet izgubi svojo elastičnost in ne more nadomestiti obrabe tesnilne površine;
7) Tesnilni obroč je razpokan itd.
(3) Črpalka pušča, ko jo ponovno zaženete po tem, ko je bila nekaj časa ustavljena. To je predvsem posledica strjevanja in kristalizacije medija v bližini tornega para, prisotnosti vodnega kamna na tornem paru ter korozije in blokade vzmeti, kar povzroči izgubo elastičnosti.
7. Okvara mehanskega tesnila zaradi visoke temperature
1. Toplotno pokanje je pogost pojav okvare visokotemperaturnih oljnih črpalk, kot so črpalke za oljne ostanke, črpalke za recikliranje olja ter atmosferske in vakuumske črpalke na dnu stolpa. Radialne razpoke se pojavijo na površini obroča zaradi suhega trenja, nenadne prekinitve hladilne vode, nečistoč, ki vstopijo na tesnilno površino, in vakuumiranja.
2. Karbonizacija grafita je eden glavnih razlogov za okvaro tesnila pri uporabi obročev iz ogljika in grafita. Če grafitni obroč med uporabo preseže dovoljeno temperaturo (običajno -105 ~ 250 °C), se na njegovi površini obori smola, smola v bližini torne površine pa se karbonizira. Če je v njem vezivo, se bo spenilo in zmehčalo, kar bo povečalo puščanje tesnilne površine in povzročilo okvaro tesnila;
3. Pomožna tesnila (kot so fluorokaber, EPDM in vsekaber) se po prekoračitvi dovoljene temperature hitro postarajo, razpokajo, strdijo in izgubijo elastičnost. Prilagodljiv grafit, ki se trenutno uporablja, ima dobro odpornost proti visokim temperaturam in koroziji, vendar je njegova elastičnost slaba. Poleg tega zlahka poči in se med vgradnjo zlahka poškoduje.