О работе торцовых уплотнений в сетевых насосах ООО НПЦ «АНОД»

Значительную роль в обеспечении населения горячей водой играют циркуляционные сетевые насосы теплоцентралей. Это они перекачивают нагретую воду от ТЭЦ к потребителям и обратно на подогрев в котлах.

Поэтому особое значение приобретает повышение надежности их работы, сокращение времени на ремонтные работы и уменьшение до минимума утечек воды через уплотнение. Особенность их работы заключается в том, что в зависимости от времени года и температуры окружающего воздуха температура перекачиваемой воды может составлять от 70º до 130ºС, при относительно небольшом избыточном давлении, исключающем кипение и кавитацию воды в насосе.

Эксплуатация как отечественных, так и импортных торцовых уплотнений в составе сетевых насосов давала неоднозначные результаты. В одних случаях уплотнения не пропускали воду, в других наблюдалась утечка через уплотнение. Анализ происходящего выявил следующие причины возникающих неполадок:

• температура воды в месте установки уплотнения превышала 80…85ºС;

• неоптимальный подбор материалов уплотнительных колец;

• конструкция уплотнения не удовлетворяла условиям эксплуатации.

Рассмотрим влияние на работу торцовых уплотнений этих факторов.

Температура воды в месте установки уплотнения играет определяющую роль. Пока температура не превышает 80…85ºС, вода, находясь в плоскопараллельной щели, образованной кольцами уплотнительной пары, нагревается от трения до температуры, близкой к температуре кипения. Просочившись через щель, вода не меняет своего фазового состояния, обеспечивает смазку и охлаждение колец уплотнительной пары, обеспечивая максимальный ресурс работы уплотнения.

Рассмотрим другой случай работы, когда температура в месте установки уплотнения составляет 90…130ºС. В этом случае целесообразно учесть величину давления уплотняемой жидкости. Например, при перепаде давления на уплотнительном пояске 4 кгс / см², температуре жидкости 90ºС, принятом подогреве в щели между уплотнительными кольцами до 15ºС снижение давления и изменение температуры в щели протяженностью 4 мм приводят к тому, что, не доходя около 1 мм до выходной кромки уплотнительного пояска, вода, имеющая температуру около 105ºС, превращается в пар. При этом кольца подвергаются интенсивному кавитационному и эрозионному износу.

Протяженность площадки контакта пояска в радиальном направлении уменьшается, и при достижении величины около 2 мм может произойти пробой уплотнительного пояска и образоваться непрерывная утечка. Аналогичная картина будет наблюдаться, например, при повышении давления до 14 кгс / см², с той лишь разницей, что зона кипения воды будет находиться еще ближе к выходной кромке. Таким образом, повышение давления способствует смещению зоны начала кипения ближе к выходной кромке уплотнительного пояска и продлению времени работы уплотнения, но не исключает полностью вскипания воды.

Теперь рассмотрим подход к выбору материалов уплотнительных колец. Если кольца работают без изменения фазового состояния жидкости, то при выборе материалов колец должны приниматься во внимание стойкость их к воздействию абразивных и химических составляющих жидкости, обеспечение легкости скольжения. Если кольца работают при изменении фазового состояния жидкости, то при выборе материалов колец предпочтение целесообразно отдавать материалу с более высокой ударной вязкостью. В этом случае энергия кавитации рассеивается и поглощается более вязким материалом, происходит «самозалечивание» более твердого кольца за счет износа более мягкого. Например, пара колец из карбида кремния и силицированного графита будет работать лучше, чем пара только из карбида кремния. Более высокое содержание графита в материале колец пар трения способствует лучшему скольжению и, следовательно, меньшему тепловыделению при работе и большему сроку службы. Однако это справедливо при отсутствии воздействия абразивных частиц, если таковые содержатся в уплотняемой жидкости, то их влияние оказывается определяющим.

Уплотнения для сетевых насосов отличаются по конструкции. Причина – стремление удовлетворить желание заказчика при минимальном техническом перевооружении существующего агрегата, способном обеспечить требования эксплуатации. Проведенный анализ характера и причин отказов уплотнений показал, что, в основном, не соблюдался общий принцип обеспечения работоспособности уплотнений – снижение температуры в зоне расположения колец пары трения до 75-85ºС. В уплотнениях, предназначенных для работы с водой при температурах 90 ºС и более, для этой цели используется кольцевой холодильник, встроенный в уплотнение непосредственно в зоне колец пар трения. Преимуществом встроенных холодильников является то, что в качестве охлаждающей жидкости может использоваться вода более низкого качества, например техническая, или любая другая охлаждающая жидкость.

Другим способом снижения температуры в зоне колец является подача в нее перекачиваемой жидкости с более низкой температурой, например воды подпитки или компенсации утечек. С целью уменьшения количества подаваемой в камеру воды сальниковая камера разделена перегородкой, которая препятствует интенсивному перемешиванию перекачиваемой и подаваемой в сальниковую камеру воды. Количество подаваемой воды в зависимости от условий эксплуатации и конструкции насоса составляет от 0,15 до 0,4 м³ / ч. В некоторых конструкциях насосов в сальниковых камерах предусмотрена установка кольцевых холодильников вокруг вала. Подвод и отвод воды в них осуществляются через штуцеры и каналы, выполненные в корпусе насоса.

Таким образом, в настоящее время созданы и успешно эксплуатируются торцовые уплотнения для насосов, перекачивающих сетевую воду с температурой более 85º – 90ºС, с большим межремонтным сроком службы и практическим отсутствием утечек перекачиваемой среды.

Обращаем внимание технических специалистов на необходимость более внимательного заполнения опросных листов при заказе торцовых уплотнений. Для условий работы уплотнений при граничной температуре уплотняемой воды 85-90º С и где температура уплотняемой воды превышает эту величину, нельзя применять уплотнения, удовлетворительно работающие при температурах до 85º С. Конструкции этих уплотнений имеют существенные различия, и неправильный их выбор ведет к неоправданно высоким расходам на ремонт и обслуживание уплотнений и агрегата в целом.

Логин:
Пароль:
Запомнить меня
Регистрация
Забыли свой пароль?
Войти как пользователь: