Ремонт механического уплотнения в насосах для машиностроения

Thread Content

Ремонт механических уплотнений в насосах для промышленного использования. Основные сведения: существует множество разновидностей и моделей механических уплотнений для насосов, однако основных мест утечек всего пять: (1) уплотнение между втулкой вала и самим валом; (2) уплотнение между подвижным кольцом и втулкой вала; (3) уплотнение между подвижным и неподвижным кольцами; (4) уплотнение между неподвижным кольцом и его гнездом; (5) уплотнение между уплотнительной крышкой и корпусом насоса. Ремонт механических уплотнителей в насосах. Существует множество видов механических уплотнителей для насосов, имеющих различные модели. Однако точек утечки в основном пять: (1) уплотнение между втулкой и валом; (2) уплотнение между подвижным кольцом и втулкой; (3) уплотнение между подвижным и неподвижным кольцами; (4) уплотнение между неподвижным кольцом и его кронштейном; (5) уплотнение между уплотнительной крышкой и корпусом насоса. Как правило, утечки между валами, где выступают втулки, а также между уплотнительными крышками и корпусом насоса легко обнаруживаются и устраняются. Однако требуется тщательное наблюдение, особенно когда рабочим средством являются сжиженные газы или газы под высоким давлением, ядовитые или вредные для здоровья. В таких случаях устранение утечек становится более сложным. Остальные утечки визуально трудно распознать и оценить; для выработки правильных выводов необходимо на основе долгосрочного управления и практики ремонта наблюдать за симптомами утечек, анализировать их и оценивать. 1. Утечка при монтаже и пробной проверке. После установки и настройки механического уплотнителя обычно проводится статическое тестирование для определения объема утечки. Если объем утечки невелик, это обычно свидетельствует о проблемах с уплотнительными кольцами подвижного или неподвижного кольца. Если же объем утечки велик, это указывает на проблемы в зоне трения между подвижным и неподвижным кольцом. После первоначального определения объема утечки и места ее возникновения проводится ручное вращение деталей для дальнейшего анализа. Если объем утечки не меняется, значит, проблема заключается в уплотнительных кольцах статического и динамического кольца. Если при вращении деталей объем утечки значительно меняется, это указывает на проблемы в фрикционных парах динамического и статического кольц. Если утечка происходит вдоль оси, скорее всего, проблема кроется в уплотнительном кольце динамического кольца. Если же утечка происходит во все стороны или через отверстия для охлаждения, то, скорее всего, неисправно уплотнительное кольцо статического кольца. Кроме того, каналы утечки могут существовать одновременно, но обычно между ними есть главный и второстепенный. При тщательном осмотре и знакомстве со структурой всегда можно сделать правильный вывод. 2. Утечки при пробном запуске механического насоса. После статических испытаний механическая уплотнительная прокладка насоса при его работе сопротивляется утечке жидкости за счет центробежных сил, возникающих при высоких скоростах вращения. Следовательно, во время пробного запуска утечки через механическую уплотнительную систему, после исключения возможности неисправности уплотнений между валами и на крышках, в основном обусловлены повреждением фрикционных пар движущегося и неподвижного кольцевых уплотнителей. Основные факторы, вызывающие потерю герметичности пары трения: (1) в процессе эксплуатации из-за таких аномалий, как вакуумирование, кавитация, повышенное давление, возникают значительные осевые нагрузки, приводящие к разъединению контактных поверхностей подвижного и неподвижного колец; (2) при монтаже механического уплотнения чрезмерное сжатие приводит к сильному износу и повреждению торцевых поверхностей пары трения; (3) уплотнительное кольцо подвижного кольца затянуто слишком сильно, в результате чего пружина не может регулировать его осевое перемещение; (4) уплотнительное кольцо неподвижного кольца затянуто слабо, и при осевом перемещении подвижного кольца неподвижное кольцо смещается из своего гнезда; (5) в рабочей среде присутствуют частицы, которые в процессе работы попадают в пару трения и повреждают торцевые поверхности уплотнений подвижного и неподвижного колец; (6) ошибки в проектировании и выборе: недостаточное удельное давление на уплотнительных поверхностях или высокая степень термической усадки материала уплотнения. Вышеописанные явления часто возникают во время пробного запуска; иногда их можно устранить путем соответствующей регулировки, например, седла неподвижного кольца, однако в большинстве случаев требуется разборка и сборка устройства, а также замена механического уплотнения. 3. При нормальной работе механический насос внезапно начинает протекать. В редких случаях у центробежных насосов во время работы возникает утечка из-за нормального износа или истечения срока службы, но в большинстве случаев это происходит из-за значительных изменений условий работы или неправильной эксплуатации и технического обслуживания. (1) Вакуум, аэроэрозия или длительное сжатие приводят к повреждению механического уплотнения; (2) Фактический объем выходящей жидкости из насоса недостаточен, в результате чего большое количество жидкости циркулирует внутри насоса, накапливается тепло, что приводит к ее газификации и, в свою очередь, к порче механического уплотнения; (3) Чрезмерный объем обратного потока приводит к поднятию осадка с дна резервуаров (башен, котлов, баков), расположенных на входном трубопроводе, что также ведет к повреждению механического уплотнения; (4) При длительной остановке насоса при его повторном запуске не происходит ручного вращения вала, в результате чего фрикционные поверхности из-за сцепления повреждаются; (5) В составе жидкости увеличивается количество коррозионных, полимеризующихся или способных к образованию геля веществ; (6) Резкие изменения температуры окружающей среды; (7) Частые изменения или корректировки рабочих условий; (8) Внезапное отключение электроэнергии или сбои в работе насоса. У центробежных насосов во время нормальной работы может произойти внезапная утечка. Если это не будет своевременно обнаружено, это может привести к серьезным авариям или убыткам. Поэтому необходимо уделять этому внимание и принимать эффективные меры. 4. Чем больше степень сжатия пружины, тем лучше герметичность. На самом деле это не так: чрезмерное сжатие пружины может привести к резкому износу пары трения и мгновенному перегреву; чрезмерное сжатие лишает пружину способности регулировать положение торцевой поверхности подвижного кольца, в результате чего механическое уплотнение выходит из строя. 5. Чем туже уплотнительное кольцо, тем лучше. На самом деле слишком тугая уплотнительная прокладка вращающегося кольца вредна, а не полезна. Во-первых, это усиливает износ между уплотнительным кольцом и втулкой, приводя к преждевременной утечке; во-вторых, увеличивается сопротивление осевой регулировке и перемещению подвижного кольца, из-за чего при частих изменениях рабочих условий невозможно своевременно произвести регулировку; в-третьих, пружина чрезмерно усталяет и легко повреждается; в-четвертых, это вызывает деформацию уплотнительного кольца подвижного кольца, что снижает эффективность уплотнения. 6. Чем туже уплотнительное кольцо статического кольца, тем лучше. Уплотнительное кольцо статора в основном находится в неподвижном состоянии; при относительно плотном прилегании обеспечивается лучший эффект уплотнения, однако чрезмерная плотность также вредна. Во-первых, это приводит к чрезмерной деформации уплотнительного кольца, что снижает эффективность уплотнения; во-вторых, материалом для изготовления статорного кольца чаще всего служит графит, который, как правило, хрупок, и при чрезмерном нагружении легко растрескивается; в-третьих, его сложно монтировать и демонтировать, из-за чего уплотнительное кольцо очень легко повредить. 7. Чем туже затянута гайка крепления рабочего колеса, тем лучше. Среди утечек в механических уплотнениях довольно распространенной является утечка между втулкой и валом (утечка между валами). Обычно считается, что утечка между валами происходит из-за неплотного зажима гайки, фиксирующей рабочее колесо. Однако причин утечки между валами может быть множество: отказ прокладок между валами, их смещение, наличие примесей в пространстве между валами, большие формо-геометрические ошибки в месте соединения валов и втулок, повреждение поверхностей контакта, наличие зазоров между различными элементами на валах, слишком длинные резьбы на концах валов — все это может привести к утечке между валами. Чрезмерное затягивание гайки приведет лишь к преждевременному выходу из строя межвалового уплотнения. Напротив, умеренное затягивание гайки позволяет межваловому уплотнению сохранять определенную степень сжимаемой эластичности; в процессе работы гайка самостоятельно и своевременно затягивается, обеспечивая постоянное надежное уплотнение вала. 8. Новое лучше старого. Относительно говоря, использование нового механического уплотнения дает лучший результат, чем старого. Однако при неправильном выборе качества или материала нового уплотнения большие погрешности в размерах могут негативно повлиять на его эффективность. В средах полимеризующихся и проникающих веществ, если статическое кольцо не подверглось чрезмерному износу, лучше его не заменять. Поскольку статический кольцо долгое время находится в неподвижном состоянии в своем креплении, полимер и примеси оседают вместе, что обеспечивает хорошую герметичность. 9. Ремонт лучше, чем ничего. Как только возникает утечка у механического уплотнителя, сразу же стремятся его заменить. Однако иногда механический уплотнитель не поврежден, и для устранения утечки достаточно скорректировать условия работы или соответствующим образом настроить сам уплотнитель. Установка и использование механических уплотнителей для насосов. Механические уплотнители широко применяются в различных типах насосов. Механическая уплотнительная прокладка — это устройство с высокой степенью точности, к установке и эксплуатации которого предъявляются определенные требования. 1. Общие принципы установки и использования механических уплотнителей (1) Необходимо выяснить характеристики оборудования: скорость вращения валов и диаметр валов ； Необходимо всесторонне и сбалансированно учитывать точность производства оборудования и размеры герметичных камер, срок службы самого оборудования, а также его роль в производственном процессе. (2) Оценка давления в среде. Давление в уплотнительной камере насоса обычно не равно давлению на выходе насоса, а ниже его. (3) Узнать информацию о средстве уплотнения. Чтобы узнать состояние герметизирующей среды: находится ли она в газообразном или жидком состоянии, содержит ли она частицы и каково состояние этих частиц ； Необходимо знать свойства среды и температуру, чтобы правильно выбрать оборудование и применить необходимые меры по охлаждению, промывке и смазке. 2. Технические требования к монтажу и эксплуатации механических уплотнителей (1) Допуск радиальной деформации оси или втулки в месте монтажа механического уплотнителя: для диаметра от Ф10 до 50 мм – 0,04 мм; для диаметра свыше Ф50 до 120 мм – 0,06 мм. Степень шероховатости поверхности вала или втулки должна соответствовать техническим требованиям, а допуск по внешнему диаметру — h6. (2) Расхождение восходящей оси приводного вала не должно превышать 0,2 мм. (3) Допуск дефектов поверхности конца герметичной камеры по отношению к поверхности оси: для внешнего диаметра оси или втулки – 0,04 мм при диаметре от Ф10 до 50 мм; для диаметров свыше Ф50 до 120 мм – 0,06 мм. (4) На концах оси или втулки, а также на концах герметичной камеры должны быть фаски. При диаметре оси ≤ Φ30 мм значение составляет 3×10°, при диаметре оси > Φ30 мм — 4×10°. (5) При высокой или низкой температуре транспортируемой среды, а также при наличии в ней загрязняющих частиц, легковоспламеняющихся, взрывоопасных или токсичных веществ необходимо принимать соответствующие меры: герметизацию, промывку, охлаждение, фильтрацию и т. д. (6) При использовании некоторых механических уплотнений, в которых привод осуществляется с помощью пружин, необходимо обращать внимание на направление витков пружины. Направление вращения вала должно быть таким, чтобы пружина затягивалась все сильнее. В противном случае уплотнение может перестать функционировать. Выбор направления витков пружины определяется следующим образом: если смотреть от неподвижного кольца к подвижному, то при вращении вала по часовой стрелке используется правозакручивающаяся пружина; в противном случае — левозакручивающаяся пружина. 3. Способ установки механического уплотнения. К компонентам механического уплотнения предъявляются строгие требования как к точности изготовления, так и к точности установки. При неправильной установке это сказывается на сроке службы уплотнения и его эффективности; в серьезных случаях это может привести к быстрому разрушению уплотнения. (1) Подготовительные работы перед установкой и меры предосторожности при установке ① Проверьте, что модель и характеристики механического уплотнителя, который предстоит установить, соответствуют требованиям, а также что нет недостающих деталей. ②Проверьте, нет ли повреждений у всех компонентов механического уплотнения, особенно на уплотняющих поверхностях подвижного и неподвижного кольцев. В случае обнаружения повреждений необходимо провести ремонт или заменить детали. Все уплотнительные элементы необходимо тщательно очистить бензином или керосином, чтобы на их поверхности не оставалось пыли и посторонних веществ. ③Есть ли на поверхности вала или втулки, а также на внутренних стенках камеры уплотнения и внутренней поверхности уплотнительной крышки заусенцы, борозды и т. п. При обнаружении заусенцев или бороздок их необходимо отшлифовать и отполировать, а также промыть бензином или керосином для поддержания чистоты; на поверхности не должно быть пыли или других загрязнений. ④Не следует использовать грязные ткани или вату для протирки поверхностей подвижного и неподвижного кольцевых узлов; для этой цели следует использовать чистую, мягкую вату или подобные материалы. ⑤В процессе сборки необходимо поддерживать чистоту, чтобы уплотнительные поверхности подвижного и неподвижного колец не поцарапались и не повредились. Для облегчения монтажа на поверхность вала или втулки, а также на поверхности соединения крышки и уплотнительного кольца следует нанести машинное масло, чтобы избежать сухого трения в момент запуска. (2) Порядок сборки ① Сборка неподвижных частей механического уплотнения: а. Установите противовращающий штифт в соответствующее отверстие на крышке уплотнения ； б. Надеть уплотнительную прокладку статического кольца на него, затем вставить статическое кольцо в уплотнительную крышку; необходимо обеспечить, чтобы штифт против вращения попал в углубление статического кольца. При установке уплотнения следите за тем, чтобы не допустить соприкосновения статического кольца с валом. Болты следует затягивать поэтапно, равномерно. ②Сборка вращающихся элементов механического уплотнителя: вращающиеся элементы механического уплотнителя собираются на ось по порядку, по одному. Если имеются втулки, то сначала необходимо снаружи последовательно установить вращающиеся элементы механического уплотнения на эти втулки, а затем втулки с такими элементами установить на ось. ③Крышки устанавливаются на уплотнительный элемент и равномерно затягиваются винтами. ④Проверьте, легко ли вращается вал. Если он не вращается или вращается с трудом, необходимо проверить, правильны ли размеры сборки. 4. Устранение неисправностей при работе механического уплотнения (1) Утечка с самого начала работы ① Проверить, соответствует ли качество сборки техническим требованиям, а также соответствует ли степень сжатия пружины установленным значениям. ②Проверьте, не повреждены ли герметичные поверхности подвижного и неподвижного кольцевых уплотнителей. ③Проверьте, правильно ли расположен герметичный край. (2) При работе происходит резкое увеличение уровня утечек; в таком случае необходимо остановить аппарат для проверки. ① Необходимо проверить степень износа герметизирующих поверхностей подвижного и неподвижного кольцевых узлов, а также качество их поверхностей. Если герметизация нарушена, необходимо отремонтировать узлы или заменить их на новые. ②Проверьте, правильно ли установлены вспомогательные уплотнительные кольца на подвижном и неподвижном кольцах (например, края V-образного уплотнителя должны быть обращены к стороне высокого давления), а также проверьте, нет ли у них повреждений. Если установка была сделана неправильно, её необходимо переустановить; если деталь повреждена, её следует заменить. ③Проверьте, не проникли ли твердые примеси в камеру уплотнения, а также заполнена ли камера привода примесями, что может повлиять на осевую свободу движения вращающегося кольца и на способность пружины к компенсации. ④Проверьте, не ослабли ли шурупы крепления, и не влияет ли это на нормальную работу механического уплотнения. ⑤Проверьте, не ослабли ли винты, крепящие крышку, что может привести к смещению уплотнительной крышки. ⑥Проверьте, не превышают ли осевое смещение и радиальные вибрации насоса установленные технические требования. ⑦В случае установки втулки проверьте, не повреждена ли герметизация между втулкой и валом, и правильно ли она расположена. ⑧Проверьте, происходит ли циркуляция смазки в уплотнительном корпусе, и находится ли механическое уплотнение в состоянии сухого трения.