Методы обслуживания торцовых уплотнений в тяжелых условиях эксплуатации

На поломки торцевых уплотнений приходится примерно половина общей нагрузки по техническому обслуживанию при неисправностях насосов. Это подчеркивает критическую роль механических уплотнений в обслуживании насосов. Насосы перекачивают широкий спектр сред и работают в различных технологических условиях, поэтому понимание этих факторов имеет важное значение для выбора и обслуживания механических уплотнений. В этой статье, основанной на многолетнем опыте выбора и обслуживания механических уплотнений, излагаются эксплуатационные характеристики и ключевые моменты, касающиеся механических уплотнений в некоторых особых условиях эксплуатации.

1. Механические уплотнения в условиях высоких температур.

Обычно уплотнение считается высокотемпературным, если температура среды превышает 120°C. К основным проблемам механических уплотнений при высоких температурах относятся:

С повышением температуры торцов пары трения коэффициент трения увеличивается, что приводит к усилению износа и повышению температуры. Это может вызвать термическую деформацию или термическое растрескивание уплотнительных колец, что приведет к выходу уплотнения из строя.

Вспомогательные уплотнительные кольца механических уплотнений обычно изготавливаются из резины или ПТФЭ. Длительное воздействие высоких температур легко вызывает старение и разложение, что приводит к выходу из строя уплотнения.

Эластичные компоненты механических уплотнений склонны к усталости и ползучести при высоких температурах, что приводит к выходу уплотнения из строя.

Высокие температуры ускоряют коррозию металлических материалов, сокращая срок службы механических уплотнений.

Для обеспечения нормальной работы торцевых уплотнений в условиях высоких температур можно принять следующие меры:

Установите устройство охлаждения и промывки механического уплотнения.

Выбирайте устойчивые к высоким температурам материалы и выбирайте разные материалы в зависимости от конкретных рабочих температур.

Используйте механические уплотнения с металлическим сильфоном. В последние годы металлические сильфонные уплотнения широко используются в высокотемпературных уплотнениях и достигают отличных результатов.

2. Механические уплотнения в условиях низких температур.

Среды, транспортируемые в условиях низких температур, обычно имеют низкую вязкость, плохую смазывающую способность и высокую летучесть. Когда среда испаряется, она поглощает большое количество тепла, вызывая резкое падение окружающей температуры. Это приводит к конденсации водяных паров в воздухе, в результате чего на торцах и вокруг них образуется обледенение, что ухудшает плотность прилегания торцов и вызывает протечки. Между тем, плохая смазывающая способность приводит к чрезмерному выделению тепла из-за трения торцевых поверхностей, что еще больше усиливает испарение на торцевых поверхностях и ускоряет преждевременный выход из строя уплотнительных поверхностей. Кроме того, вспомогательные уплотнительные кольца низкотемпературных уплотнений твердеют и теряют эластичность при низких температурах, что также легко приводит к утечкам.

Для низкотемпературных уплотнений, помимо выбора соответствующих материалов вспомогательных уплотнительных колец, следует учитывать следующие моменты:

Улучшите конструкцию уплотнения и выберите правильные материалы пары трения.

Выберите подходящее удельное давление на торцевую поверхность. Из-за плохой смазывающей способности, высокой летучести и риска обледенения торцевых поверхностей низкотемпературных уплотнений удельное давление на торцевой поверхности можно соответствующим образом снизить, обеспечивая при этом надежное уплотнение. Рекомендуемое удельное давление для торцовых уплотнений общего назначения составляет 0,29-0,59 МПа, нижний предел может быть принят для низкотемпературных уплотнений. Для механических уплотнений с металлическим сильфоном, поскольку на вращающемся кольце отсутствует осевое трение, удельное давление на торце может быть даже ниже нижнего предела.

Примите соответствующие технологические меры, такие как минимизация содержания воды в среде, поддержание относительно стабильного давления в камере уплотнения, максимальное оснащение промывочными и охлаждающими устройствами, а также надлежащий предварительный нагрев зоны механического уплотнения перед запуском оборудования.

3. Механические уплотнения в условиях высоких скоростей.

Уплотнение обычно считается высокоскоростным, если скорость вращения превышает 3000 об/мин или линейная скорость пары трения превышает 25 м/с. В условиях высоких скоростей, чтобы уменьшить воздействие центробежной силы и вибрации, количество вращающихся компонентов должно быть сведено к минимуму и должна быть принята пружинно-неподвижная конструкция. Дополнительно можно улучшить охлаждение и смазку торцов пар трения. Кроме того, можно выбрать материалы пары трения с высокими значениями [PV], уменьшить ширину контакта торцевых поверхностей или использовать механическое уплотнение с контролируемой пленкой.

4. Механические уплотнения в условиях высокого давления.

Механические уплотнения, работающие при давлениях, превышающих 4-5 МПа, относятся к категории уплотнений высокого давления. В условиях высокого давления избыточное удельное давление на торцы уплотнений вызывает нагрев торцов, что разрушает образование жидкой пленки и приводит к ненормальному износу. Высокое давление также может стать причиной деформации и растрескивания пары трения. Уплотнения высокого давления обычно имеют сбалансированную конструкцию, позволяющую поддерживать удельное давление на торцевой поверхности в соответствующем диапазоне. Однако, учитывая надежность уплотнения, коэффициент баланса нельзя увеличивать бесконечно. Поэтому в некоторых случаях, даже при сбалансированной конструкции, удельное давление на торцевой поверхности все равно может быть относительно высоким. Сбалансированная конструкция сама по себе может не соответствовать требованиям применения, поэтому в таких случаях можно использовать многоторцевое механическое уплотнение или механическое уплотнение с контролируемой пленкой.

5. Механические уплотнения в агрессивной среде.

Некоторые механические уплотнения работают в агрессивных средах. В таких случаях следует уделять внимание не только коррозионной стойкости каждого компонента самого механического уплотнения, но и предотвращению эффектов гальванической связи, которые могут возникнуть при объединении этих компонентов. Для механических уплотнений, работающих в агрессивных средах, при выборе следует выбирать коррозионностойкие материалы. Кроме того, можно использовать механические уплотнения внешнего монтажа. В агрессивных средах, которые могут привести к несчастным случаям, можно использовать двойные торцевые уплотнения с введением изолирующей жидкости для защиты.

6. Механические уплотнения в условиях твердых частиц

Некоторые уплотнения работают в средах, содержащих твердые частицы. Когда твердые частицы попадают на торцы трения, они легко вызывают сильный износ, приводящий к быстрому выходу из строя торцов уплотнения. Кроме того, твердые частицы могут помешать вращающемуся кольцевому уплотнению двигаться в осевом направлении, в результате чего вращающееся кольцо не сможет плавать и потеряет свою компенсирующую способность, что приведет к выходу из строя механического уплотнения. Эффективным решением этой проблемы является установка внешнего промывочного устройства. Поскольку давление промывочной жидкости, подаваемой в камеру уплотнения, выше, чем давление среды в камере уплотнения, это может эффективно предотвратить попадание твердых частиц среды в камеру уплотнения. Кроме того, можно использовать двойное торцевое механическое уплотнение с впрыском уплотняющей жидкости между камерами уплотнения. Также можно использовать механическое уплотнение внешнего монтажа.

В настоящее время торцовые уплотнения стали наиболее распространенным типом уплотнений во вращающемся оборудовании нефтеперерабатывающих и химических предприятий. Благодаря постоянному совершенствованию стандартов проектирования и производства, а также постоянной разработке новых материалов диапазон их применения будет еще больше расширяться.

Если вам нужно, я могу помочь вам оптимизировать перевод профессиональных терминов в конкретных разделах (например, «пара трения», «сбалансированная структура») для разных отраслевых сценариев или преобразовать этот документ в более читабельную англоязычную версию в виде таблицы.