Причины утечек у механических уплотнений химических насосов и способы их устранения

Thread Content

Уплотнение химических насосов играет важную роль в нормальной работе всего оборудования. Утечки в системе уплотнения химических насосов могут серьезно повлиять на их нормальную работу. Химические насосы часто используются для перекачки коррозионных или токсичных летучих сред, поэтому качество их уплотнения является одним из критериев оценки качества таких насосов. В нашей стране для насосов в основном используются следующие типы устройств для герметизации валов: уплотнение с прокладками, лабиринтное уплотнение, механическое уплотнение, масляное уплотнение, уплотнение с прокладками, резьбовое уплотнение и динамическое уплотнение. Ниже приводится анализ причин утечек при использовании механического уплотнения в химических насосах, а также способы их устранения. Принцип работы механического уплотнения химических насосов. Механическое уплотнение, также называемое уплотнением на основе контакта поверхностей, представляет собой устройство для герметизации валов во вращающихся машинах. Оно заключается в использовании по меньшей мере одной пары поверхностей, перпендикулярных оси вращения; эти поверхности под действием давления жидкости, усилия компенсационного механизма и с помощью вспомогательных уплотнительных элементов остаются в соприкосновении друг с другом, что позволяет предотвратить утечку жидкости. Его основная функция — преобразовать узел осевой герметизации, склонный к утечкам, в узел торцевой герметизации, менее подверженный утечкам. Он широко используется для герметизации валов насосов, котлов, компрессоров и подобного оборудования. Механическая уплотнительная прокладка обычно состоит из подвижного кольца, неподвижного кольца, элемента зажима и уплотнительного элемента. При этом подвижное кольцо вращается вместе с валом насоса; подвижное и неподвижное кольца плотно прилегают друг к другу, образуя уплотнительную поверхность для предотвращения утечки среды. Динамический кольцо прижимается к поверхности статического кольца под действием давления жидкости в камере уплотнения; это создает соответствующее давление на поверхностях обоих кольц и позволяет сохранять тонкую пленку жидкости, что обеспечивает герметичность. Элементы сжатия создают давление, которое позволяет поддерживать соприкосновение поверхностей насоса даже в состоянии безработки, обеспечивая тем самым герметичность и предотвращая проникновение посторонних частиц на герметичные поверхности. Элементы уплотнения обеспечивают зазор между подвижным кольцом уплотнения и валом, а также зазор между неподвижным кольцом уплотнения и пресс-кольцом. Кроме того, эластичные элементы снижают вибрации и ударные нагрузки на насос. Механическая уплотнительная прокладка в процессе реальной эксплуатации работает совместно с другими компонентами насоса. Нормальная работа механической уплотнительной прокладки во многом зависит как от её собственных характеристик, так и от внешних условий. Проблемы механических уплотнителей при использовании химических насосов. Причины отказа механических уплотнителей в химических насосах могут быть разнообразными; они зависят не только от внутренних характеристик самого уплотнителя, но также подвержены влиянию внешних факторов. В обычных случаях причинами отказа механического уплотнения химических насосов являются в основном механические повреждения ； При неисправности деталей механического уплотнения у вращающегося оборудования на поверхностях уплотнения часто возникают такие проблемы, как износ, тепловые трещины, деформация и повреждения. Спирали со временем также могут ослабевать, ломаться или подвергаться коррозии. У вспомогательных уплотнительных кольцев также могут возникать трещины, искривления, деформации и разрывы. Причины утечек у механических уплотнений химических насосов и способы их устранения. 1. Утечки возникают на этапе статических испытаний. Обычно для определения степени утечек у уже отрегулированных механических устройств проводятся статические испытания. Существует четыре основных фактора, влияющих на степень утечек: первый — это ситуация, когда утечка у механического устройства незначительна. Если объем утечки невелик, можно сделать вывод о наличии проблем с герметичностью статического или динамического кольца химического насоса ； Во-вторых, ситуация с большим объемом утечек. Когда объем утечки масла велик, это указывает на нарушения в зоне трения между подвижным и неподвижным кольцами оборудования. Путем определения объема утечки и места утечки в механическом оборудовании, после выявления места неисправности, с помощью ручного вращения используется метод для оценки состояния динамических и статических уплотнительных кольцев ； В-третьих, если при утечке не наблюдается значительных изменений, можно с уверенностью сказать, что проблема заключается в динамических или статических уплотнительных кольцах ； Четвертое — определение неисправности по месту утечки среды. Если причиной неисправности является сбой в уплотнении статического кольца, то это проявляется утечкой среды через отверстия для холодной воды или её разбрызгиванием во все стороны. Кроме того, утечки могут происходить одновременно или поочередно; для определения точного места неисправности необходимо тщательно осмотреть конструкцию, имея при этом четкое представление о её структуре. 2. Утечки возникают на этапе пробного запуска. Основной причиной утечек в механических уплотнителях является повреждение фрикционных пар движущегося и неподвижного кольцевых уплотнителей во время пробного запуска. Существует пять основных причин сбоя в работе этих фрикционных пар: во-первых, неправильная установка движущегося и неподвижного кольцевых уплотнителей, что приводит к их осевому смещению и отделению друг от друга ； Во-вторых, в процессе работы из-за эффекта кавитации, повышенного давления и высасывания возникает сильная осевая сила, что приводит к разделению контактных поверхностей подвижного и неподвижного кольца ； В-третьих, неправильный дизайн приводит к увеличению степени холодного сжатия уплотнительных материалов и снижению давления на поверхностях ； В-четвертых, в процессе работы машины в нее попадают твердые частицы, которые под действием трения приводят к повреждению герметичных поверхностей подвижного и неподвижного кольцевых узлов ； В-пятых, ненадлежащий контроль герметичности во время механической установки приводит к серьезным царапинам и износу на поверхностях фрикционных пар. При возникновении утечек на этапе пробного запуска их можно устранить путем регулировки статического давления и замены поврежденных материалов и компонентов. 3. Утечки возникают во время нормальной работы. Существует две основные причины утечек у химических насосов во время их нормальной эксплуатации: во-первых, детали насоса сильно износились и достигли предела своего срока службы ； Во-вторых, утечки при нормальной эксплуатации химических насосов могут возникать из-за неправильной эксплуатации по вине оператора, значительных изменений условий работы или ненадлежащего технического обслуживания насосов. Например, коррозия из-за аэроэрозии, чрезмерно длительное время высокого давления и вакуум приводят к повреждению уплотнений с последующей утечкой ； Из-за слишком низкого объема потока, выдаваемого химическим насосом, объем жидкости, циркулирующей внутри насоса, становится слишком велик. Это приводит к накоплению тепла и испарению жидкости, в результате чего нарушается герметичность насоса и происходит утечка ； Из-за чрезмерного объема обратного потока осадок на дне контейнера, расположенного рядом с трубой, поднимается вверх в больших количествах, что приводит к нарушению механической герметичности ； У химических насосов, которые долгое время не использовались, в процессе повторного запуска отсутствует ручное вращение вала; высокая вязкость приводит к повреждению уплотнительных поверхностей, что вызывает утечки ； В среде химических насосов присутствует большое количество взаимодействующих веществ, коррозионных веществ и веществ, способных к полимеризации ； Такие факторы, как частая настройка или изменение рабочих условий для адаптации к изменениям температуры окружающей среды, могут привести к утечкам у химических насосов во время их нормальной эксплуатации. 4. Вибрация и нагрев механического уплотнения. В процессе вращения оборудования поверхности статического и динамического кольцевых уплотнителей становятся более шероховатыми. Зазор между этими кольцами и камерой уплотнения слишком мал, из-за чего из-за колебаний происходят столкновения, что приводит к вибрации. Иногда вибрация и нагрев механического уплотнения могут возникать из-за плохой коррозионной и термостойкости уплотняющих поверхностей, недостаточного охлаждения или наличия частиц примесей в этих поверхностях во время их установки. 5. Утечка среды через механическое уплотнение. Утечки могут происходить во время испытаний под давлением. При установке механического уплотнения из-за небрежности его поверхность может быть повреждена, деформирована или испорчена; к тому же на её поверхности могут оставаться частицы примесей. Также утечки могут возникать из-за ослабления крепежных винтов, недостаточного зажима уплотнительных элементов, а также из-за недостаточной точности оборудования, что приводит к тому, что поверхности уплотнения не соприкасаются друг с другом полностью. Все это способствует утечке среды. Если происходит утечка в втулке, это означает, что уплотнительная прокладка в втулке не была достаточно зажата при монтаже, либо степень сжатия недостаточна, либо прокладка повреждена. 6. Периодические или импульсивные утечки. Периодические вибрации роторной части механического уплотнителя, а также слишком большое осевое смещение могут привести к утечкам. 7. Частые утечки у механических уплотнителей. Причин частых утечек у механических уплотнителей существует множество. Во-первых, постоянные утечки, вызванные дефектами на герметичных поверхностях ； Во-вторых, это частые утечки, вызванные вспомогательными уплотнительными кольцами ； В-третьих, это утечки, вызванные дефектами пружин. Среди прочих причин можно назвать утечки, вызванные вибрацией ротора, а также утечки, обусловленные плохим качеством или ослаблением передающих, фиксирующих и толкательных элементов ； 8. Чрезмерные вибрации механического уплотнителя. Чрезмерные вибрации приводят к тому, что уплотнение теряет свою эффективность. Однако причинами чрезмерных вибраций механического уплотнения зачастую являются не только сами элементы механического уплотнения; источниками вибраций также могут быть другие компоненты насоса. Меры по улучшению характеристик механической герметизации химических насосов. Химические насосы являются важным оборудованием в процессе химического производства, и их рабочее состояние оказывает значительное влияние на бесперебойную работу всего производства. Поэтому к механическим уплотнениям химических насосов предъявляются очень высокие требования к качеству проектирования, обработки и сборки. На месте применения механических уплотнителей необходимо по возможности обеспечить одновременное соблюдение технических требований к таким уплотнителям и условий их эксплуатации. От квалификации персонала, ответственного за техническое обслуживание, также требуется высокий уровень для механических уплотнителей насосов. Для решения проблем с механической герметизацией насоса можно применить следующие меры. 1. Выбор оптимального материала. При выборе материала для химических насосов следует отдавать предпочтение материалам с высоким содержанием серы. Для элементов, подвергающихся трению, целесообразно использовать карбид кремния или нитрид кремния; это позволяет значительно улучшить характеристики механической герметизации химических насосов. Материал на основе карбида кремния имеет относительно низкую плотность, но при этом обладает высокой прочностью, устойчивостью к износу, коррозии, хорошими теплоизоляционными свойствами и способностью выдерживать высокие температуры. Поэтому его можно использовать для изготовления фрикционных пар. Чтобы защитить химические насосы от коррозии, вызванной действием рабочей среды, необходимо создать на их поверхности металлический защитный слой. Благодаря этому защитному слою происходит эффективное разделение металла механического уплотнения и рабочей среды внутри насоса, что предотвращает возникновение коррозии. Легированная сталь — это сталь, в которую к железу и углероду добавляются другие элементы. Легированная сталь обладает высокой прочностью, усталостной прочностью, стойкостью к коррозии, термостойкостью и износостойкостью. Однако процесс её производства сложен, а стоимость высока. Поэтому при выборе материалов для механической герметизации химических насосов необходимо учитывать свойства жидкости, находящейся в насосе, а также условия его фактической эксплуатации. Таким образом можно выбрать материалы, которые будут технически совершенными и экономически целесообразными. 2. Строго соблюдайте правила эксплуатации. Чтобы избежать негативного воздействия ошибок операторов на характеристики механической герметизации химических насосов, необходимо максимально снизить уровень ошибок со стороны рабочих. В процессе эксплуатации двухвинтового насоса операторы должны стараться действовать плавно и непрерывно, чтобы избежать негативного воздействия на насос. Кроме того, необходимо постоянно контролировать его работу, особенно уровень вибрации. Для точного измерения вибрации используются специальные приборы, что позволяет осуществлять её научно обоснованный контроль. 3. Полное учет вибрации. Вибрация оказывает чрезвычайно серьезное влияние на качество механической герметизации химических насосов. Поэтому в процессе их технического обслуживания необходимо проводить научный и обоснованный анализ уровня вибрации насосов, а также принимать целенаправленные меры для снижения вибрации во время их работы. Это позволит избежать негативного воздействия вибрации на механическую герметизацию насосов. Для максимального снижения негативного влияния чрезмерной деформации вала нащётки на эффективность механической герметизации химического насоса необходимо принять эффективные меры по уменьшению расстояния между подшипниками с обоих концов. Кроме того, можно увеличить диаметр вала химического насоса, чтобы снизить негативное воздействие вибраций на его работу. 4. Обязательно устанавливайте механическую герметизацию в соответствии с требованиями. После завершения работ по ремонту химических насосов необходимо правильно их установить; качество установки имеет огромное значение для эффективности герметизации насосов. Поэтому в процессе установки необходимо строго соблюдать **соответствующие стандарты и правила**. Необходимо также тщательно контролировать степень сжатия или растяжения пружины, чтобы движущееся кольцо могло свободно перемещаться по оси. Кроме того, поверхность места контакта неподвижного кольца с движущимся кольцом и вспомогательными уплотнительными кольцами должна иметь шероховатость не более 5 μм. Допуск по размерам внутренней или внешней поверхности составляет H8. Допуск по осевой деформации узла механического уплотнения не должен превышать 0,06 мм, а осевое смещение механического уплотнения — 0,3 мм. При монтаже уплотнения степень шероховатости поверхности не должна превышать 3,2 мкм. Вопросы, на которые следует обратить внимание при техническом обслуживании механических уплотнителей химических насосов 1. Степень сжатия пружины Для пружин химических насосов необходимо осуществлять научно обоснованный контроль степени их сжатия. При чрезмерном сжатии увеличивается трение между фрикционными поверхностями, что в свою очередь приводит к увеличению потерь из-за трения. По мере увеличения этих потерь механическое уплотнение насоса может перестать функционировать; кроме того, это может привести к повреждению фрикционных поверхностей, что создает серьезную угрозу для безопасности производства химикатов ； Когда степень растяжения пружины слишком велика, это может привести к тому, что пружина не сможет эффективно регулировать положение внутренней поверхности вращающегося кольца. В результате этого механическая герметизация насоса теряет свою эффективность, что приводит к утечке в химическом насосе. 2. Уплотнительный кольцо вращающегося кольца. Степень затяжки уплотнительного кольца вращающегося кольца химического насоса должна быть соответствующей. При чрезмерной затяжке, с одной стороны, возникает слишком большое трение между валовой втулкой и уплотнительным кольцом, что приводит к увеличению потерь на трение и сокращению срока службы механического уплотнения химического насоса. Кроме того, это увеличивает сопротивление при осевой регулировке и перемещении вращающегося кольца. В процессе работы химического насоса, при увеличении скорости его работы, становится невозможной своевременная регулировка ； С другой стороны, чрезмерное напряжение также приводит к чрезмерной усталости пружин химических насосов. Пружины, находящиеся в состоянии чрезмерной нагрузки в течение длительного времени, быстрее изнашиваются, что в свою очередь приводит к нарушению герметичности. 3. Уплотнительный кольцо статического кольца. Уплотнительное кольцо статического кольца насоса, как правило, находится в состоянии покоя. Поэтому соответствующее увеличение его натяжения может в определенной степени улучшить эффективность уплотнения. Однако не следует забывать, что чрезмерно сильное натяжение уплотнительного кольца также может негативно повлиять на механическое уплотнение химического насоса. Во-первых, уплотнительный кольцо статического кольца, находящееся в состоянии чрезмерного напряжения в течение длительного времени, подвергается определенной степени пластической деформации, что негативно сказывается на его уплотняющих свойствах ； Во-вторых, уплотнительные кольца статического кольца обычно изготавливаются из графита. Из-за свойств этого материала они крайне хрупкие и легко ломаются при чрезмерной нагрузке. Кроме того, слишком тугое зажимание уплотнительных кольцев затрудняет их установку и демонтаж, что также способствует их повреждению. 4. Чем туже затягивается гайка лопастного колеса, тем лучше — это не всегда так. Среди причин утечек в механических уплотнениях химических насосов значительную долю составляют утечки между втулкой вала и самим валом; поэтому этому аспекту следует уделять должное внимание. Как правило, утечки между валами возникают из-за неплотного зажима замка лопастного колеса. Однако причинами утечек могут быть и другие факторы: например, износ прокладок между валами, их смещение, а также значительные геометрические ошибки в соединении вала и втулки. Следовательно, чрезмерное зажимание гайки приводит лишь к преждевременному износу прокладок между валами. Напротив, при умеренном зажиме гайка позволяет прокладкам сохранять определенную степень сжатой упругости; в процессе работы гайка автоматически зажимается в нужный момент, обеспечивая постоянную надежную герметизацию между валами. 5. Выбор нового механического уплотнителя. При устранении утечек в механических уплотнителях химических насосов нельзя просто заменять их. Необходимо выбирать подходящий вариант с учетом конкретных условий использования химического насоса. Например, в случае химических насосов, предназначенных для перекачки проницаемых сред, если статический кольцо насоса не подверглось чрезмерному износу, его замена не требуется. Это связано с тем, что статическое кольцо долгое время находится в состоянии покоя, что способствует оседанию примесей и полимеров, тем самым улучшая эффективность механической герметизации. 6. Ремонт лучше, чем ничего. При устранении неисправностей механической герметизации химических насосов не следует сразу приступать к её ремонту. Сначала необходимо провести тщательный анализ ситуации, прежде чем принимать решение о ремонте. В случае химических насосов, у которых происходит определенный уровень утечек, но механическая уплотнительная система не вышла из строя и находится в хорошем состоянии, нет необходимости в ее демонтаже и ремонте. Достаточно скорректировать условия работы насоса или соответствующим образом настроить механическую уплотнительную систему, чтобы устранить проблему утечек. Это позволяет не только повысить эффективность технического обслуживания химических насосов, **сократить время их ремонта и восстановить производство в химических предприятиях как можно быстрее**, но также сэкономить значительные средства на ремонте, что приносит положительную экономическую выгоду химическим предприятиям. В общем, химические насосы являются важным оборудованием на химических предприятиях, и их нормальная работа имеет огромное практическое значение для таких предприятий. Однако в реальных условиях производства рабочая среда химических насосов крайне сложная. При длительной работе в таких условиях механические уплотнения насосов начинают выходить из строя в той или иной степени, что приводит к утечкам в насосах. Для принятия научно обоснованных мер по устранению утечек в химических насосах необходимо провести системный и всесторонний анализ их фактического состояния, после чего применять целенаправленные меры по техническому обслуживанию, чтобы обеспечить надежную защиту и стабильную работу химических насосов.