Что происходит при выходе из строя механических уплотнений центробежных насосов

Механические уплотнения являются важнейшими компонентами центробежных насосов, предотвращающими утечку перекачиваемой жидкости. Выход из строя этих уплотнений может привести к ряду проблем, влияющих на производительность, надежность и долговечность насоса. В этой статье будут подробно рассмотрены различные последствия, которые могут возникнуть из-за выхода из строя торцовых уплотнений центробежных насосов.

Утечка перекачиваемой жидкости

Утечка является наиболее распространенной проблемой, связанной с выходом из строя механического уплотнения, на которую приходится более 40% всех отказов уплотнений.

Основная функция механического уплотнения – предотвращение утечки перекачиваемой жидкости из корпуса насоса. Когда уплотнение выходит из строя, перекачиваемая жидкость выходит наружу, что приводит к снижению эффективности перекачки и потенциальной угрозе безопасности. В зависимости от характера перекачиваемой жидкости утечка также может нанести ущерб окружающей среде или нарушить правила.

Эрозия рабочего колеса

Утечка жидкости из неисправного механического уплотнения может вызвать эрозию лопастей рабочего колеса. Поскольку жидкость выходит через поврежденное уплотнение, она часто содержит абразивные частицы, которые со временем изнашивают материал рабочего колеса. Эта эрозия снижает гидравлический КПД рабочего колеса, что приводит к снижению производительности насоса.

Эрозия рабочего колеса особенно проблематична при перекачивании суспензий или жидкостей со взвешенными твердыми частицами. Исследования показали, что даже небольшое увеличение зазора между рабочим колесом и корпусом из-за эрозии может снизить КПД насоса 2-51ТП12Т. В тяжелых случаях эрозия рабочего колеса может привести к его полному выходу из строя, что потребует дорогостоящей замены.

Износ втулки/вала

Помимо воздействия на рабочее колесо, утечка жидкости из неисправного уплотнения также может вызвать износ вала или втулки насоса. По мере выхода жидкости она может нести мусор и загрязнения, которые действуют как абразивы, постепенно изнашивая поверхность вала или втулки. Этот износ может привести к образованию канавок, царапин или других неровностей, которые повреждают уплотнительные поверхности.

Строжки, вмятины, царапины на валу

Помимо постепенного износа, выход из строя уплотнения может также привести к более серьезным повреждениям вала насоса, таким как выбоины, вмятины или глубокие царапины. Обычно это происходит, когда поверхности уплотнения смещаются или повреждаются, что приводит к попаданию твердых частиц между поверхностями уплотнения и валом.

По мере вращения вала эти захваченные частицы могут создавать глубокие царапины или выбоины на поверхности вала. Вмятины также могут образоваться, если более крупный мусор ударяет по валу с достаточной силой. Повреждения такого типа могут быстро привести к выходу из строя уплотнения, поскольку царапины и вмятины создают пути утечки перекачиваемой жидкости.

Коррозия уплотнительного вала

Выход из строя механического уплотнения может привести к воздействию агрессивных жидкостей на вал насоса, что приведет к ускоренной коррозии и разрушению материала вала. Многие перекачиваемые жидкости содержат химические вещества, которые могут вступать в реакцию с металлом вала, ослабляя его с течением времени.

Коррозия особенно опасна, поскольку она может выходить за пределы непосредственной области уплотнения, затрагивая большую часть вала. Такое обширное повреждение может усложнить ремонт вала и потребовать его полной замены. Коррозия также может увеличить шероховатость поверхности вала, мешая механическому уплотнению обеспечить герметичное уплотнение, даже если видимые повреждения удалены механической обработкой.

Мигание или травление

Для жидкостей с низкой температурой кипения утечка в механическом уплотнении может привести к быстрому испарению жидкости, поскольку она испытывает падение давления после выхода из насоса. Это быстрое испарение, известное как выгорание или травление, может изнашивать поверхности уплотнения и нагревать компоненты уплотнения, что приводит к преждевременному выходу из строя. Мигание также может привести к возникновению локальных высоких температур, которые вызывают термическую деформацию поверхностей уплотнения, что приводит к дальнейшим утечкам.

раздражение

Фреттинг возникает при относительном движении между компонентами механического уплотнения, часто из-за неправильной установки, плохой смазки или деформации поверхностей уплотнения. Это относительное движение вызывает скольжение малой амплитуды и трение между поверхностями, что приводит к износу и усталости.

Фреттинг может привести к образованию ослабленных участков на поверхностях уплотнения, которые склонны к растрескиванию и поломке. Он также может образовывать мелкие частицы, которые загрязняют уплотнительные поверхности, увеличивая истирание и утечки.

Чрезмерная вибрация и шум

Неисправное механическое уплотнение может создавать чрезмерную вибрацию и шум, что часто указывает на более серьезные проблемы. По мере износа или повреждения поверхностей уплотнения они могут потерять свою гладкую, плоскую поверхность, создавая дисбаланс, вызывающий вибрацию вала. Утечка жидкости также может вызвать кавитацию, при которой быстрое образование и схлопывание пузырьков пара приводит к вибрации и шуму.

Отключение насоса и время простоя

В конечном итоге выход из строя механического уплотнения может привести к полной остановке насоса и незапланированному простою. Катастрофический выход уплотнения из строя может привести к вторичному повреждению других компонентов насоса, требующему капитального ремонта. В некоторых случаях стоимость ремонта сильно поврежденного насоса может превышать стоимость замены.