Усовершенствование узлов двойных торцовых уплотнений действующих центробежных насосов в целях увеличения их надежности и ресурса, а также снижения затрат на ремонт и эксплуатацию

Многие химические центробежные насосы оборудуются двойными торцовыми уплотнениями т.н. системы «спина к спине».

Типичная конструкция уплотнительной камеры с таким уплотнением показана на рис.1.

Рис. 1. Пример конструкции двойного  («спина к спине») торцового уплотнения химического насоса

Такие системы применяются, например, в случае, если в перекачиваемой насосом жидкости содержится абразив. Для того, чтобы частицы абразива не попадали в микрощель пары трения торцового уплотнения и не изнашивали уплотняющие поверхности, в камеру уплотнения через штуцеры, ввернутые в специальные бобышки, подается чистая затворная жидкость (чаще всего вода) под давлением, большим, чем давление жидкости в проточной части около уплотнения (на рисунке 1 – слева от камеры уплотнений). Давление затворной жидкости в камере должно быть больше давления в перекачиваемой насосом среде. Иначе вращающиеся элементы уплотнения сдвигаются вправо (рис.1), и содержащая абразив среда попадает в микрощель уплотнения, что ведет к интенсивному износу.

Затворная жидкость поступает в камеру уплотнения через нижний штуцер, вытесняет воздух, первоначально имевшийся в камере перед пуском насоса, и уходит через верхний штуцер. Без такого движения жидкости затворная жидкость в камере уплотнения быстро нагревается от тепловыделения в парах трения и может даже закипеть. Это также приведет к разрушению торцового уплотнения от перегрева.

Насос без подвода и отвода затворной жидкости в камеру уплотнения быстро выйдет из строя. Для создания протока затворной жидкости существуют целые системы. Пример одной из них с т.н. «баком разрыва струи» показан на рис.2.

Рис. 2. Схема промывки камеры двойного торцового уплотнения затворной жидкостью, подаваемой насосом из «бака разрыва струи»

На рисунке насос 1 подает затворную жидкость из бака разрыва струи 2 в камеру уплотнения 3.

Давление затворной жидкости контролируется по манометру 4 и регулируется вентилем 5, который также управляет расходом через насос и камеру уплотнения.

Нагретая от трения (а также от контакта с деталями насоса, перекачивающего часто горячую среду) жидкость попадает в бак разрыва струи, где охлаждается. Затворная жидкость может испаряться. Для ее долива есть вентиль 6.

Детали системы циркуляции затворной жидкости должны быть изготовлены из материалов, коррозионно стойких к перекачиваемой основным технологическим насосов среде, т.к. торцовое уплотнение по ряду причин может разрушиться, и агрессивная жидкость тогда смешивается с затворной.

Во многих случаях, когда перекачиваемая жидкость не слишком агрессивна, затворную жидкость (воду) подают из технического водопровода. И тогда она сливается через дренаж в очистные сооружения предприятия.

К техническому водопроводу обычно подключается несколько потребителей воды, в том числе работающих с разными расходами. Это неизбежно отражается на давлении и расходе затворной системы насоса. Для того, чтобы исключить это влияние приходится применять автоматику с датчиком давления (или температуры) и электроприводным регулирующим клапаном.

Автоматическое управление может быть и в системе с баком разрыва струи.

Система получается достаточно сложной и менее надежной, т.к.неисправности могут быть не только в технологическом насосе, но и в системе затворной жидкости.

Система еще более усложняется и становится намного дороже, если применение воды в качестве затворной жидкости недопустимо.

Эксплуатация насоса резко упрощается, если камеру уплотнения снабдить автономным бачком для затворной жидкости, который подключается к камере уплотнения штуцерами, расположенными касательно к ее внутренней поверхности, как это показано на рис.3.

В такой конструкции затворная жидкость циркулирует из камеры уплотнения в бачок и обратно под действием вращающихся деталей уплотнения.

Нагретая от трения затворная жидкость отдает тепло через стенки бачка в атмосферу.

Бачок оборудуется штуцерами для заполнения и слива, а также для подключения уровнемерного стекла, манометра и ниппеля накачки воздуха.

Первоначально бачок заполняется затворной жидкостью примерно на ¾ объема так, чтобы над уровнем с помощью ручного или автомобильного насоса перед пуском создать необходимое давление воздуха.

Бачок располагается над уровнем торцового уплотнения. И в любом случае пары трения будут смачиваться.

В бачок можно залить не только воду, но и другую затворную жидкость.

Размеры бачка зависят от температуры перекачиваемой жидкости.

В практике нашего предприятия: для температуры до 110⁰С достаточно бачка объемом 1,5 литра. Для температуры 190⁰С нужен бачок объемом около 5 литров.

Для большей температуры в бачок может быть встроен змеевик, через который можно подавать охлаждающую воду, которая никогда не смешивается с затворной жидкостью.

По изменению уровня в водомерном стекле легко судить о состоянии уплотнения, контактирующего с перекачиваемой технологическим насосов жидкостью, и заранее планировать остановку насоса для ремонта.

Во многих случаях химические насосы перекачивают пожароопасные, дурно пахнущие и другие вредные для человека жидкости, не являющиеся химически агрессивными. В таких случаях применяют двойные торцовые уплотнения по системе «тандем», также требующие затворной жидкости. В этом случае над уровнем затворной среды не требуется создавать избыточное давление. Конструкция бачка упрощается.

Если уплотнение штуцеров исправны, то постепенно уровень жидкости в бачке будет понемногу (незаметно на глаз) снижаться.

Это происходит от испарения в атмосферу затворной жидкости в паре трения, отделяющей камеру уплотнения от приводной части насоса (узла подшипников или электродвигателя в моноблочной конструкции).

По опыту работы, доливать затворную жидкость в бачок нужно раз в 2-3 недели.

За двадцать лет наше предприятие выпустило тысячи насосов с торцевыми уплотнениями, установленными по системам «спина к спине» и «тандем». Мы и наши заказчики убедились в надежности и удобстве таких конструкций.

Конструкции узлов торцовых уплотнений, выпускаемых многими предприятиями, сильно различаются. Однако во многих случаях путем замены крышки или корпуса уплотнения можно сравнительно просто, быстро и недорого реконструировать этот узел с тем, чтобы оснастить его автономным бачком гидрозатвора описанной выше конструкции. Для этого нужно проанализировать конструкцию действующего насоса, требующего ремонта, спроектировать и изготовить необходимые детали и оснастить насос бачком гидрозатвора.

В принципе, эта работа по силам предприятию, имеющим службы ремонта и технической поддержки. В дальнейшем предприятие может выполнять такую работу своими силами, используя апробированный опыт реконструкции одного или нескольких насосов.

При необходимости, мы окажем не только методическую помощь, но и можем спроектировать и изготовить необходимые узлы и детали.

---