For å forstå lekkasje i sentrifugalpumper er det viktig å først forstå den grunnleggende driften av en sentrifugalpumpe. Når strømmen går inn gjennom pumpens impellerøye og opp impellervingene, har væsken et lavere trykk og lav hastighet. Når strømmen passerer gjennom spiralen, øker trykket og hastigheten øker. Strømmen går deretter ut gjennom utløpet, hvor trykket er høyt, men hastigheten avtar. Strømmen som går inn i pumpen må ut av pumpen. Pumpen gir trykk, noe som betyr at den øker energien til pumpevæsken.
Enkelte komponentfeil i en sentrifugalpumpe, som koblinger, hydrauliske ledd, statiske ledd og lagre, vil føre til at hele systemet svikter, men omtrent sekstini prosent av alle pumpefeil skyldes feil på tetningsenheten.
BEHOVET FOR MEKANISKE TETNINGER
En mekanisk tetninger en enhet som brukes til å kontrollere lekkasje mellom en roterende aksel og en væske- eller gassfylt beholder. Hovedansvaret er å kontrollere lekkasje. Alle tetninger lekker – de må det for å opprettholde en væskefilm over hele den mekaniske tetningsflaten. Lekkasjen som kommer ut fra den atmosfæriske siden er ganske lav; lekkasjen i et hydrokarbon måles for eksempel med en VOC-måler i deler/million.
Før mekaniske tetninger ble utviklet, forseglet ingeniører vanligvis en pumpe med mekanisk pakning. Mekanisk pakning, et fiberholdig materiale vanligvis impregnert med et smøremiddel som grafitt, ble kuttet i seksjoner og fylt ned det som ble kalt en "pakkboks". En pakkboks ble deretter lagt til baksiden for å pakke alt ned. Siden pakningen er i direkte kontakt med akselen, krever den smøring, men vil fortsatt stjele hestekrefter.
Vanligvis tillater en «lanternering» at spylevann påføres pakningen. Dette vannet, som er nødvendig for å smøre og kjøle ned akselen, vil lekke enten inn i prosessen eller ut i atmosfæren. Avhengig av bruksområdet ditt, kan det hende du må:
- Led spylevannet bort fra prosessen for å unngå forurensning.
- forhindre at spylevannet samler seg på gulvet (oversprut), noe som er både et OSHA-anliggende og et rengjøringsanliggende.
- Beskytt lagerboksen mot spylevann, som kan forurense oljen og til slutt føre til lagersvikt.
Som med alle pumper, bør du teste pumpen for å finne ut hvor mye den koster i år. En pakningspumpe kan være rimelig å installere og vedlikeholde, men hvis du beregner hvor mange liter vann den bruker per minutt eller per år, kan du bli overrasket over prisen. En mekanisk tetningspumpe kan potensielt spare deg for mange årlige kostnader.
Gitt den generelle geometrien til en mekanisk tetning, oppstår det et potensielt lekkasjepunkt hvor som helst det er en pakning eller en o-ring:
- En erodert, slitt eller rillet dynamisk o-ring (eller pakning) når den mekaniske tetningen beveger seg.
- Smuss eller forurensning mellom de mekaniske tetningene.
- En operasjon utenfor design i de mekaniske tetningene.
DE FEM TYPENE FEIL PÅ TETNINGSANORDNINGER
Hvis sentrifugalpumpen viser en ukontrollert lekkasje, må du grundig sjekke alle mulige årsaker for å avgjøre om du trenger reparasjoner eller en ny installasjon.
1. Driftsfeil
Neglisjering av beste effektivitetspunkt: Bruker du pumpen ved beste effektivitetspunkt (BEP) på en ytelseskurve? Hver pumpe er designet med et spesifikt effektivitetspunkt. Når du bruker pumpen utenfor dette området, skaper du problemer med strømningen som fører til at systemet svikter.
Utilstrekkelig netto positiv sugehode (NPSH): Hvis du ikke har nok sugehode til pumpen, kan den roterende enheten bli ustabil, forårsake kavitasjon og resultere i en tetningsfeil.
Drift uten hodepine:Hvis du setter kontrollventilen for lavt til å strupe pumpen, kan du strupe gjennomstrømningen. Stopp i gjennomstrømningen forårsaker resirkulering i pumpen, noe som genererer varme og fremmer tetningssvikt.
Tørrkjøring og feil lufting av tetningen: En vertikal pumpe er mest utsatt siden den mekaniske tetningen er plassert på toppen. Hvis du har feil lufting, kan luft bli fanget rundt tetningen og ikke kunne tømme 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 utsettes 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 120–140 ºC blinker med trykkfallet over tetningsflatene.
2. Mekaniske feil
Feiljustering av akselen, ubalanse i koblingen og ubalanse i impelleren kan alle bidra til feil på den mekaniske tetningen. I tillegg, hvis du har feiljusterte rør boltet til pumpen etter at den er installert, vil du legge mye belastning på pumpen. Du må også unngå et dårlig fundament: Er fundamentet sikkert? Er det fuget riktig? Har du en myk fot? Er det boltet riktig? Og til slutt, sjekk lagrene. Hvis lagrenes toleranse slites tynn, vil akslingene bevege seg og forårsake vibrasjoner i pumpen.
3. Feil på tetningskomponenter
Har du et godt tribologisk (læren om friksjon) par? Har du valgt de riktige kombinasjonene av tetningsflater? Hva med materialkvaliteten på tetningsflaten? Er materialene dine passende for din spesifikke applikasjon? Har du valgt riktige sekundærtetninger, som pakninger og o-ringer, som er forberedt på kjemiske og varmeangrep? Fjærene dine skal ikke være tette, og belgen din skal ikke være korrodert. Til slutt, vær oppmerksom på overflateforvrengninger fra trykk eller varme, siden en mekanisk tetning under stort trykk faktisk vil bøye seg, og den skjeve profilen kan forårsake en lekkasje.
4. Systemdesignfeil
Du trenger en skikkelig tetningsspylingsanordning, samt tilstrekkelig kjøling. Doble systemer har barrierevæsker; den ekstra tetningsbeholderen må være på riktig sted, med riktig instrumentering og rør. Du må ta hensyn til lengden på det rette røret ved innsug – noen eldre pumpesystemer som ofte kom som en pakket meie, inkluderer en 90º albue ved innsug rett før strømmen kommer inn i løpehjuløyet. Albuen forårsaker en turbulent strømning som skaper ustabilitet i den roterende enheten. Alle innsugs-/utløps- og bypass-rør 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 omtrent 8 prosent av alle feil. For eksempel er hjelpesystemer noen ganger nødvendige for å gi et akseptabelt driftsmiljø for en mekanisk tetning. Når det gjelder doble systemer, trenger du en hjelpevæske som fungerer som en barriere som forhindrer at forurensning eller prosessvæske søles ut i miljøet. For de fleste brukere vil imidlertid en av de fire første kategoriene være løsningen de trenger.
KONKLUSJON
Mekaniske tetninger er en viktig faktor for påliteligheten til roterende utstyr. De er ansvarlige for lekkasjer og feil i systemet, men de indikerer også problemer som til slutt kan forårsake alvorlig skade senere. Tetningenes pålitelighet påvirkes i stor grad av tetningens design og driftsmiljøet.
Publisert: 26. juni 2023