Что такое давление сальника в механическом уплотнении?

Давление в сальнике является критическим параметром в работе и производительности механических уплотнений в насосах и другом вращающемся оборудовании. Поддержание оптимального давления в сальнике обеспечивает надлежащую работу механических уплотнений, предотвращает утечки и продлевает срок службы уплотнительных компонентов.

В этой записи блога мы погрузимся в концепцию давления сальника, изучим его определение, факторы влияния, типичные диапазоны и формулу для его расчета. Мы также обсудим значение давления сальника для механических уплотнений, потенциальные проблемы, возникающие из-за неправильного управления давлением, и методы эффективного контроля и регулировки давления.

Что такое давление сальника?

В центробежный насоссальник представляет собой цилиндрическое пространство, расположенное между корпусом насоса и вращающимся валом, в котором размещается механическое уплотнение или набивка. Давление в сальнике относится к давлению жидкости, присутствующей в этом пространстве во время работы насоса.

Давление в сальнике является критическим параметром для правильного функционирования и долговечности механических уплотнений. Оно влияет на уплотнительное лицо смазка, охлаждение и способность поддерживать жидкую пленку между неподвижными и вращающимися поверхностями уплотнения. Недостаточное давление в сальнике может привести к недостаточной смазке и охлаждению, что приведет к преждевременному выходу уплотнения из строя из-за повышенного трения и выделения тепла.

С другой стороны, чрезмерное давление в сальнике может привести к разделению торцевых поверхностей механического уплотнения, что приведет к увеличению утечки и снижению эффективности уплотнения. Высокое давление также может привести к ускоренному износу торцевых поверхностей уплотнения и других компонентов, что сократит общий срок службы уплотнения.

Факторы, влияющие на давление в сальнике

Конструкция насоса

Конструкция насоса, в частности расположение уплотнительной камеры и ее близость к рабочему колесу, влияет на давление в сальнике. Чем ближе уплотнительная камера к рабочему колесу, тем выше будет давление из-за влияния центробежной силы рабочего колеса.

Давление всасывания и нагнетания

Давление всасывания и нагнетания насоса напрямую влияет на давление сальника. В общем случае более высокие давления всасывания и нагнетания приводят к увеличению давления сальника. Перепад давления между всасывающей и нагнетательной сторонами насоса также влияет на давление сальника.

Наличие балансировочных отверстий или износных колец

Наличие балансировочных отверстий или колец износа в насосе может существенно повлиять на давление сальника. Балансировочные отверстия — это небольшие отверстия, которые позволяют жидкости течь со стороны высокого давления рабочего колеса на сторону низкого давления, помогая выравнивать давление и уменьшать осевое усилие на рабочем колесе.

С другой стороны, кольца износа представляют собой сменные кольца, устанавливаемые между рабочим колесом и корпусом насоса для минимизации утечки со стороны высокого давления на сторону низкого давления. Наличие балансировочных отверстий или колец износа может помочь поддерживать более постоянное давление сальника.

Свойства жидкости

Свойства перекачиваемой жидкости, такие как ее вязкость и температура, могут влиять на давление в сальнике. Жидкости с более высокой вязкостью, как правило, создают более высокое давление внутри сальника из-за повышенного сопротивления потоку. Аналогично, повышенная температура жидкости может привести к повышению давления, поскольку жидкость расширяется, а ее вязкость уменьшается.

Типичные диапазоны давления в сальнике

Формула давления сальника

Давление в сальнике можно рассчитать по следующей формуле:

P_sb = P_s + (P_d – P_s) × k

Где:

• P_sb = Давление в сальнике
• P_s = Давление всасывания
• P_d = Давление нагнетания
• k = Константа (обычно 0,4–0,6, в зависимости от конструкции насоса и балансировочных отверстий/компенсационных колец)

Функции давления сальника для механических уплотнений

1. Поддерживает смазочную пленку жидкости: соответствующее давление в сальнике обеспечивает достаточную пленку жидкости между уплотнительными поверхностями, снижая трение и износ.
2. Предотвращает испарение жидкости: достаточное давление предотвращает испарение уплотняемой жидкости на поверхностях уплотнения, что позволяет избежать кавитационных повреждений и выхода из строя уплотнения.
3. Обеспечивает правильное отслеживание положения уплотнительной поверхности: сбалансированное давление позволяет уплотнительным поверхностям сохранять правильный контакт и отслеживание, предотвращая утечки и преждевременный износ.
4. Способствует рассеиванию тепла: правильное давление способствует циркуляции жидкости, помогая рассеивать тепло, выделяемое трением поверхностей уплотнения.

Возможные проблемы, вызванные неправильным управлением давлением

Несоблюдение надлежащего давления в сальнике может привести к различным проблемам, в том числе:

1. Чрезмерная утечка: Низкое давление может привести к открытию уплотнительных поверхностей, что приведет к утечке жидкости и снижению эффективности уплотнения.
2. Преждевременный износ уплотнения: недостаточное давление может привести к повышенному трению и износу между поверхностями уплотнения, что сокращает срок службы уплотнения.
3. Повреждение уплотнительной поверхности: Повышенное давление может привести к слишком плотному смыканию уплотнительных поверхностей, что приведет к чрезмерному выделению тепла и потенциальному термическому растрескиванию или повреждению.
4. Кавитация и испарение жидкости: Недостаточное давление может привести к испарению уплотняемой жидкости на поверхностях уплотнения, что приведет к кавитационным повреждениям и выходу уплотнения из строя.

Методы контроля и регулировки давления в сальнике

Использование балансировочных отверстий или колец заднего износа

В конструкцию уплотнения могут быть включены балансировочные отверстия или кольца обратного износа, помогающие регулировать давление сальника. Эти особенности позволяют контролируемому количеству жидкости под высоким давлением течь со стороны нагнетания в сальник, противодействуя перепаду давления на поверхностях уплотнения. Эффективно уравновешивая давление, эти элементы конструкции помогают поддерживать надлежащий контакт поверхностей уплотнения и уменьшать износ.

Установка внешних систем смыва

Внешние системы промывки могут использоваться для подачи чистой, совместимой жидкости в сальниковую коробку под контролируемым давлением. Эта промывочная жидкость помогает поддерживать необходимое давление в сальнике, а также обеспечивает охлаждение и смазку уплотнительных поверхностей. Внешние системы промывки особенно полезны при работе с абразивными, едкими или высокотемпературными жидкостями, которые в противном случае могут повредить уплотнительные поверхности или вызвать преждевременный отказ.