Устройство и принцип работы торцовых уплотнений

Утечки сводятся практически к нулю в конструкциях с торцовым уплотнением. Поэтому такие уплотнения применяются на насосах, работающих в технологических системах, в которых недопустим выход среды в атмосферу (нефтепродукты, кислоты, щелочи, радиоактивная вода и т.п.).Эти уплотнения сложнее сальниковых и требуют более квалифицированного обслуживания

Несмотря на многообразие конструктивных схем, любое одинарное уплотнение со­стоит из нескольких постоянных конструктивных элементов

Уплотнение включает пару трения, состоящую из двух уплотнительных колец прилегающих друг к другу по плоскому торцу.

Рисунок 15. Одинарное торцовое уплотнение (исполнение 2в)

Неподвижное кольцо фиксируют в корпусе и герметизируют уплотнительным элементом, а кольцо, имеющее свободу угловых и осевых перемещений, устанавливают в поджимающем элементе и фиксируют на валу насоса.

В этот элемент входят пружины, прижимающие упруго устанавливаемое уплотнительное кольцо к другому уплотнительному кольцу, вторичный уплотнительный элемент, обеспечивающий герметизацию упруго устанавливаемого уплотнительного кольца, и поводковая система, передающая момент трения с уплотнительного кольца.

Наряду с одинарными торцовыми уплотнениями в промышленности используют и более сложные узлы — уплотнительные комплексы. Наиболее универ­сальным из них является двойное торцовое уплотнение, состоящее из двух одинарных торцовых уплотнений.

Рисунок 16. Двойное торцовое уплотнение (исполнение 2г)

Полное отделение перекачиваемой среды от атмосферы может достигаться применением двух одинарных торцовых уплотнений с подачей между ними затворной жидкости. При этом внутреннее уплотнение разделяет перекачиваемую среду и затворную жидкость, а внешнее — затворную жидкость и атмосферу.

Различие условий работы внутреннего и внешнего торцовых уплотнений обусловливает и выбор различных по конструкции и материалу одинарных уплотнений, комплектующих двойное торцовое уплотнение.

Двойные торцовые уплотнения применяют в следующих случаях: для перекачивания газообразных сред и жидкостей, обладающих плохой смазывающей способностью; жидкостей под высоким давлением, при высокой температуре, содержащих твердые включения; кристаллизующихся в зоне трения при испарении жидкой фазы; токсичных; легковоспламеняющихся или горючих. Применение двойных торцовых уплотнений отвечает требова­ниям техники безопасности и позволяет предотвратить отложение на валу насоса и на деталях уплотнения продуктов, содержащихся в утечках.

Для уплотнений, работающих в жидкостях, содержащих твердые включения, создание противодавления со стороны чистой затворной жидкости способствует значительному повышению долговечности пары трения.

В насосах ГЦН 195М применены четырех ступенчатые торцовые уплотнения. Торцовое уплотнение состоит из корпуса, внутри которого установлены две основные, разделительная и концевая ступени. Уплотняющими парами всех ступеней уплотнения служат кольца из силицированного графита. При номинальной работе протечка запирающей воды через концевую ступень не превышает 0,05 м³/ч.

Конструкция торцевого уплотнения вала насоса ПТА 3750-75 представляет собой одинарное торцевое уплотнение вала с импульсным уравновешиванием аксиально-подвижного элемента.

Рисунок 17.Торцовое уплотнение насоса ПТА 3750 - 75

Уплотнение торцевое включает в себя аксиально-подвижный и вращающийся элементы, которые сборочными единицами устанавливаются в насосе и демонтируются из него.

Аксиально-подвижный элемент (статорная часть торцевого уплотнения) состоит из корпуса, в котором установлена обойма с кольцом пары трения, на рабочей поверхности которого выполнены замкнутые камеры. Обойма опирается на пружины, уплотнена резиновым кольцом и зафиксирована от проворота относительно корпуса при помощи шпонок, которые крепятся винтами к корпусу и ограничивают осевое перемещение обоймы фиксаторами. Кольцо пары трения охвачено бандажом, уплотнено в обойме резиновым кольцом и зафиксировано в осевом направлении фиксатором, в окружном направлении штифтами.

Вращающейся элемент (роторная часть торцевого уплотнения) состоит из вращающейся обоймы с кольцом пары трения, на рабочей поверхности которого выполнены питающие каналы. Вращающаяся обойма уплотнена по валу резиновым кольцом, зафиксирована от проворота поводками. Кольцо пары трения охвачено бандажом, уплотнено во вращающейся обойме резиновым кольцом и зафиксировано в осевом направлении штифтами.

Торцевое уплотнение крепится к крышке насоса с помощью шпилек и гаек, а на валу крепится гайкой круглой, которая фиксируется от самоотворачивания проставкой и кольцом маслоотбойным, которое фиксируется от проворота винтами и уплотнено кольцом резиновым.

Система охлаждения уплотнений состоит из циркуляционных контуров с внешними теплообменниками и подвода охлаждающей воды в теплообменники. Циркуляция уплотняемой воды через внешний теплообменник осуществляется с помощью дефлектора. Уплотнения отделены от полости насоса с горячей водой термобаръерами, в которые подается конденсат с температурой не более 333 К (60 ^О С)

Ремонт торцовых уплотнений

Неплоскостность рабочей поверхности элемента пары трения торцовых уплотнений должна быть не более 0,0009 мм, на этой поверхности недопустимы риски, раковины, трещины, сколы.

Уплотнительные кольца из силицированного графита доводят при помощи алмазных паст зернистостью 28-20 мкм для предварительной притирки, 10-7 мкм для окончательной, 3-2 мкм для полировки (осветления).

Таблица 9. Алмазные пасты для притирки уплотнительных колец

Паста	Размер зерен   Мкм.	Условное наименование группы	Окраска упаковки	Назначение
АП 28 АП 20	28 – 20 20 - 14	Средняя	Зеленая с серой полосой Зеленая с белой полосой	Для предварительной притирки
АП 14 АП 10 АП 7	14 – 10 10 – 7 7 - 5	Мелкая	Голубая с черной полосой Голубая с серой полосой Голубая с белой полосой	Для окончательной притирки
АП 5 АП 3 АП 1	5 – 3 3 – 1 1 и менее	Тонкая	Желтая с черной полосой Желтая с серой полосой Желтая с белой полосой	Для полировки (осветления)

Для доводки элементов пар трения применяют чугунные притиры. Притиры необходимо периодически контролировать на плоскостность и править. Контроль притиров необходимо осуществлять после обработки на них не более пяти элементов пар трения.

Перед началом притирки плиту промывают керосином и продувают сжатым воздухом, чтобы удалить остатки крупных частичек абразива, которые могут вызвать риски на торцовой поверхности притираемого кольца. Затем на плиту равномерно наносят пасту и смачивают ее керосином, после чего тыльной, нерабочей стороной кольца размазывают абразив и смазку по всей поверхности плиты.

Притирку проводят вручную круговым движением кольца в виде 8, при этом стараются, чтобы кольцо равномерно изнашивало всю поверхность притира и заходило за его край на 10 – 12 мм. Притирка кольца только в центре плиты приведет к образованию впадины в этом месте. В процессе притирки кольцо необходимо периодически проворачивать вокруг оси на 60⁰ – 90⁰.

При переходе с одной плиты на другую, т.е. от предварительной к окончательной притирке или к осветлению необходимо промыть уплотнительное кольцо в керосине для удаления остатков более крупного абразива, а затем протереть его рабочую поверхность салфеткой смоченной в спирте.

Контактное давление на притираемую поверхность должно быть не более 0,3 – 0,5 кгс/см² для предварительной притирки и 0,1 – 0,3 кгс/см² для окончательной. Оптимальная скорость перемещения детали 0,1 - 0,05 м/с. Повышение скорости и контактного давления нежелательно из-за нагрева уплотнительного кольца и его деформации.

После ремонта чистота поверхности и геометрические размеры деталей торцового уплотнения должны находиться в пределах допусков на изготовление новых деталей. Плоскостность рабочей поверхности элементов пары трения контролируется плоскопараллельными стеклянными пластинами по интерференции света.

На рисунке 17 показаны картины интерференционных полос полученные при естественном освещении: 1. выпуклая; 2. вогнутая; 3. искривленная; 4.5. пригодны к использованию.

Рисунок 18
. Картины интерферентных полос полученных при естественном освещении

Для уплотнения зазоров между деталями торцовых уплотнений и валом или корпусом насоса применяют резиновые уплотнительные кольца. Резиновые кольца должны иметь гладкую и ровную поверхность, без раковин, выступов и заусенцев. При установке уплотнительного кольца его следует предохранять от перекосов, скручивания, механических повреждений и подрезов. Поверхности сопрягаемых деталей при сборке должны быть чистыми и смазанными инертной к материалу колец смазкой или рабочими жидкостями, обладающими хорошими смазывающими свойствами.

Резиновые уплотнительные кольца подлежат замене независимо от их технического состояния.

Усилие пружины при полном износе пары трения не должно снижаться более чем на 20%.

При износе проволоки более 25% номинального диаметра, а также при остаточной деформации более 10% от номинальной высоты пружины отбраковывают.

Взаимная параллельность торцов пружины, а также их перекос относительно оси не должны превышать 0,5 мм, что достигается шлифовкой торцов.

Если в торцовом уплотнении установлено несколько пружин, то разность их высот не должна превышать 0,2 мм. Шаг пружины и расстояние между пружинами должны быть одинаковые.

В собранном уплотнении при максимальном рабочем сжатии пружин их витки не должны касаться один другого

Уплотнения собираются на защитной гильзе и устанавливаются на насосы консольного типа во время сборки проточной части. Зазоры между гильзой и подвижной втулкой должны быть 0,15÷0,20 мм. Зазоры между валом и неподвижной втулкой должны быть 0,3÷0,5 мм.

Торцовые уплотнения в собранном виде до монтажа должны подвергаться гидравлическим испытаниям на прочность, плотность и герметичность.

Одинарные торцовые уплотнения опрессовывают на рабочее давление перекачиваемым продуктом в течение 10 минут при выключенном насосе. При опрессовке необходимо несколькораз провернуть ротор насоса для проверки легкости его вращения и правильности сборки, отсутствия заедания и утечек жидкости. При опрессовке утечка жидкости не должна превышать 5 капель в минуту.

Опрессовку двойных торцовых уплотнений производят на давление, на 25% превышающее рабочее. При этом утечка жидкости в корпус насоса и наружу недопустимы.

5 Приспособления и инструменты для ремонта уплотнений насосного оборудования

Для снятия корпусных деталей уплотнений используются отжимные болты и направляющие. Для снятия роторных деталей уплотнений и защитных рубашек используются специальные съемники, поставляемые с насосами.

Рисунок 19. Схемы приспособлений для снятия/установки деталей уплотнений

Для разборки и сборки вращающихся элементов торцовых уплотнений используются приспособления исключающие возможность повреждения уплотнительных колец

Рисунок 20. Приспособления для разборки/сборки элементов торцовых уплотнений

Применение специальных приспособлений исключает возможность повреждения деталей насосного оборудования

Для работы с сальниковыми набивками должны использоваться специальные приспособления, экстракторы и режущий инструмент.

Рисунок 21

. Приспособление для нарезки набивки

Приспособление предназначено для резки заготовок сальниковой набивки, длина которых и оформление стыка обеспечат герметичность при работе узла уплотнения. Диапазон сечений набивки 4÷20 мм. Максимальный диаметр вала 115 мм.

Экстракторы предназначены для извлечения отработанного сальникового материала из камер арматуры и насосов.

Применение экстрактора позволит:

· при извлечении уплотнения исключить повреждение поверхности камеры, штока или защитной рубашки;

· в случаях аварийной (быстрой) замены уплотнения осуществлять неполную разборку арматуры или насоса.

· при аккуратном извлечении уплотнения использовать его повторно.

Рисунок 22. Экстракторы

Фирмы, изготовители сальниковых набивок, предлагают к использованию наборы специального инструмента для работ с сальниковыми уплотнениями.

Рисунок 23. Набор инструмента для работ с сальниковыми набивками

ВЫВОДЫ

Уплотнения валов и рабочих колес предназначены для минимализации перетоков жидкости из области высокого давления в атмосферу или в область низкого давления.

Работоспособность уплотнений напрямую влияет на экономичность насосных агрегатов.

Качество ремонта напрямую влияет на работоспособность уплотнений и насосов в целом.

Сальниковая набивка на хлопчатобумажной и асбестовой основе заменяется после каждой разборки Набивки фирм GARLOHC; BURGMANN; НПО УНИХИМТЕК; ООО ТМСПЕЦМАШ, как правило, могут быть использованы 2-3 раза.

Отличительная особенность набивок GARLOCK; BURGMANN; НПО УНИХИМТЕК; ООО ТМ СПЕЦМАШ - применение нитей из терморасширенного графита в качестве основы сальниковой набивки. Асбест в таких набивках не используется.

Основным преимуществом сальниковых уплотнений является возможность монтажа уплотнительного материала без разборки насоса.

Недостатки щелевых уплотнений явились причиной их замены на торцовые уплотнения в питательных насосах ТЦ ХАЭС.

Детали щелевых уплотнений рассчитываются, подбираются и дорабатываются по действительным размерам с тем, чтобы в уплотнении был обеспечен радиальный зазор в соответствии с ТУ на ремонт.

Основными достоинствами щелевых уплотнений являются надежность при любых давлении и температуре воды и окружных скоростях поверхности вала, а также легкость обслуживания и регулирования.

Торцовые уплотнения применяются на насосах, работающих в технологических системах, в которых недопустим выход среды в атмосферу (нефтепродукты, кислоты, щелочи, радиоактивная вода и т.п.).Эти уплотнения сложнее сальниковых и требуют более квалифицированного обслуживания

Ремонтные работы на уплотнениях насосного оборудования должны осуществляться с обязательным применением специальных приспособлений и инструментов.

6 ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Какое основное назначение уплотнений в насосном оборудовании?

2. На какие группы подразделяются уплотнения центробежных насосов?

3. Для чего предназначены концевые уплотнения насосов?

4. Для чего предназначены внутренние уплотнения насосов?

5. Какие уплотнения относятся к контактным уплотнениям?

6. Какие уплотнения относятся к бесконтактным уплотнениям?

7. Перечислите основные требования, предъявляемые к уплотняющим устройствам.

8. С какой целью между рабочим колесом и корпусом насоса выполняют малый зазор?

9. Какие уплотнения имеет каждая ступень насоса?

10. Какое уплотнение рабочего колеса более эффективно?

11. Зачем предусмотрена возможность замены уплотнений рабочих колес?

12. С какой целью, уплотнительные кольца многоступенчатых насосов с горизонтальным разъемом, выполняют из двух половин?

13. Перечислите дефекты уплотнений рабочих колес.

14. Как устраняются натиры и следы коррозионного и эрозионного износа?

15. Что должно быть обеспечено в уплотнении рабочего колеса при подборе уплотнительного кольца?

16. Назовите способы устранения трещин, пор, раковин на уплотнениях рабочих колес.

17. Назовите самое простое и распространенное уплотнение вала насосного оборудования

18. К какому классу уплотнений относятся сальниковые уплотнения?

19. Почему сальниковые уплотнения получили широкое распространение?

20. Перечислите детали сальникового уплотнения.

21. За счет чего обеспечивается уплотнение вала в сальниковом уплотнении?

22. Сколько колец должно быть в пакете набивки для равномерного распределения нагрузок.

23. Из каких материалов изготавливают сальниковые набивки?

24. Как предохранить органы дыхания при работах с сальниковой набивкой?

25. Какая отличительная особенность набивок фирм GARLOCK; BURGMANN; НПО УНИХИМТЕК; ООО ТМ СПЕЦМАШ?

26. Какие дефекты недопустимы на деталях сальниковых уплотнений?

27. Назовите наиболее характерные дефекты защитных рубашек.

28. Укажите дефекты, при которых сальниковые набивки не допускаются к использованию.

29. Укажите причины отказов сальниковых уплотнений

30. Какая максимальная утечка жидкости допускается в сальниковом уплотнении?

31. Что влияет на достижение минимальной величины зазора в щелевом уплотнении?

32. На чем основан принцип действия щелевого уплотнения?

33. Какая величина зазора в щелевых уплотнениях?

34. Перечислите преимущества щелевых уплотнений.

35. Назовите недостатки щелевых уплотнений.

36. Что явилось причиной перевода питательных насосов на торцовые уплотнения.

37. Что необходимо предпринять для предотвращения деталей уплотнений при установке?

38. Какие дефекты выявляются при внешнем осмотре?

39. С какой целью проводятся технологические измерения?

40. Каким образом устраняются Раковины, размывы, смятия, выкрашивания, задиры, следы схватывания, царапины, риски глубиной до 0,2 мм?

41. Укажите назначение пружин в торцовых уплотнениях насосов.

42. В каких случаях применяются двойные торцовые уплотнения?

43. Назовите основные части торцевого уплотнения насоса ПТА 3750-75.

44. Каково назначение термобарьера в насосе ПТА 3750-75

45. Что необходимо сделать при переходе от предварительной к окончательной притирке или к осветлению?

46. Каким образом контролируется плоскостность элементов пары трения торцевого уплотнения?

47. Какие материалы применяются для уплотнения зазоров между деталями торцовых уплотнений с корпусом или валом насоса?

48. Какая максимальная утечка жидкости допускается при опрессовке торцового уплотнения?

49. Каким образом исключается возможность повреждения деталей при ремонте насосного оборудования?

50. Для чего предназначены экстракторы?

Дата добавления: 2015-07-20