HighExpert.RU


© к.т.н. Шепелёв В.А., инж. Шепелёв А.В.

Уплотнение тип 2100. Подбор и последствия

Статья является закономерным продолжением серии публикаций, посвящённых торцевым уплотнениям Джон Крейн 2100, практическим ситуациям, связанным с "профессиональным" подбором таких уплотнений для установки в оборудование пищевых производств, и последствиями от таких действий.
В условиях постоянной нехватки и экономии денежных средств, недостатка грамотных инженерно-технических специалистов в области уплотнительной техники, многие предприятия, проектирующие и выпускающие оборудование для пищевой промышленности нашей страны, как правило, всегда выбирают и применяют простое по конструкции и недорогое по цене уплотнение с резиновым сильфоном Джон Крейн тип 2100 и его клоны BS2100, SN2100, TU2100 и т.п. Подбор этих изделий проводится по основному критерию - низкой цене и по предельным параметрам, указанным в каталогах, при этом внимание последующей надежной и долгой работе уплотнительного узла и сопутствующим эксплуатационным расходам и затратам не уделяется в 99% случаев; инженерные оценочные расчеты уплотнения во взаимосвязи с оборудованием не выполяются вовсе ввиду отсутствия необходимых знаний и опыта у проектировщиков-изготовителей такого оборудования.
уплотнение тип 2100 подбор
Несмотря на то, что уплотнение типа 2100 не является универсальным и имеет множество ограничений по рабочим параметрам (предельные значения: перепад давления - скорость скольжения - рабочая температура - не применимы совместно), прецизионное уплотнительное изделие предназначено только для гидравлической нагрузки со стороны наружной поверхности эластомерной защитной оболочки, и фактически не может работать с любыми средами (жидкостями) и в любых условиях эксплуатации. Из-за его дешивизны и эффекта Даннинга-Крюгера, в России сложилась практика использования именно этого технического решения для всевозможного оборудования. Если при работе этих и подобных уплотнений с резиновым сильфоном на умеренных режимах с благоприятными условиями, в том числе, достаточной смазкой и охлаждением, не вызывает особых проблем в эксплуатации, то во многих случаях, качественные уплотнения типа 2100 могут выходить из строя практически сразу или в течение нескольких десятков минут работы.

Импеллерный самовсасывающийся насос

На фотографии (см. Фото 1) показан вид на уплотнительный узел импеллерного самовсасывающего насоса, который был закуплен и эксплуатируется одним из молочных предприятий Повольжья. Насосный агрегат изготовлен в компании Агромаш. Эта компания разрабатывает и изготавливает различное пищевое оборудование, как указано на их официальном сайте, спектр такого достаточно высокотехнологичного оборудования очень широк - это не только насосы, но и гомогенизирующее оборудование, установки смешения и т.д. и т.п.
Взгляд на фотографию насоса и установленное эластомерное уплотнение тип 2100 свидетельствует о том, что проектирование и изготовление этого оборудования, осуществлялось без применения инженерного подхода в отсутствии технически грамотных специалистов в области уплотнительной техники и конкретно по торцевым уплотнениям валов.
уплотнение тип 2100 насоса производства Агромаш
Фото 1. Импеллерный самовсасывающийся насос проивзодства Агромаш с установленным уплотнением тип 2100.

Информация по работе импеллерного насоса с уплотнением тип 2100

Требуется подбор (под замену) торцевого уплотнения John Crane 22mm 2100N/GR1C1. Оборудование - насос импеллерный самовсасывающий производитель Агромаш.
Эксплуатационные характеристики:
- Температура окружающего воздуха - +8 - +35°С;
- Скорость окружающего воздуха - не менее 0,1 м/с;
- Содержание примесей в окружающем воздухе - пыль, возможно содержание паров аммиака (оборудование эксплуатируется в условиях молочно-товарной фермы);
- Тип рабочей жидкости - молоко;
- Избыточное давление жидкости - до 1 кгс/см2;
- Температура жидкости на входе - +1 - +40°С;
- Скорость вращения вала - 1500 об/мин;
- Материал корпуса - нержавеющая сталь.
Возможно воздействие слабых растворов кислот и щелочей (моющие растворы) [CIP мойка с температурой растворов до +100°С].
Закупали и устанавливали как оригинальные уплотнения Джон Крейн тип 2100, так и заказывали аналоги в Статус-Технологии, в Автоком-текнолоджи и других компаниях, обозначения: SN2100, BS2100, TU2100...
Результат: уплотнение с резиновым сильфоном тип 2100 работает менее 7 часов и выходит из строя. Требуется замена на новое каждую рабочую смену, что очень накладно, даже при цене аналога ~1900 рублей за комплект.
Последствия: ежемесячные расходы на закупку и замену торцевых уплотнений: 22 рабочих дня x 1900 = 41800 рублей. Неизбежное ухудшение технического состояния насоса при ежедневной его разборке-сборке.


Гомогенизаторы-диспергаторы

На фотографиях (см. Фото 2 и Фото 3) показан гомогенизатор-диспергатор в сборе и частично разобранном виде с установленным уплотнением типа 2100, который был закуплен и эксплуатируется одним из пищевых предприятий центрального региона нашей страны. Подобные гомогенизаторы (см. Фото 4) изготаливаются многими предприятиями России, это гомогенизаторы типов РПГ, насосы-гомогенизаторы (диспергаторы) серии НГД, гомогенизирующее оборудование YUMIX и многие другие, скорость вращения вала достигает 3000-4500 оборотов в минуту. Практически во всём подобном пищевом оборудовании устанавливаются одинарные эластомерные сильфонные уплотнения типа 2100, как наиболее дешевые и простые по конструкции.
одинарное торцевое уплотнение устанавливают в насосы-гомогенизаторы
в штатной комплектации устанавливают сильфонное уплотнение тип 2100
Взгляд на фотографии уплотнительной камеры гомогенизатора-диспергатора с установленным уплотнением типа 2100 и оценочный инженерный анализ свидетельствует о том, что компания, которая проектировала и изготавливала это оборудование, не обладала технически грамотными специалистами (инженерами-конструкторами) в области уплотнений валов.
частично разобранный гомогенизатор с установленным уплотнением тип 2100
Фото 2. Частично разобранный гомогенизатор с торцевым уплотнением Джон Крейн тип 2100.
гомогенизатор в сборе с установленным уплотнением тип 2100
Фото 3. Гомогенизатор в сборе.
гомогенизаторы-диспергаторы, оснащенные одинарными сильфонными уплотнениями
Фото 4. Гомогенизаторы-диспергаторы, оснащенные одинарными сильфонными уплотнениями.

Информация с пищевого производства по работе гомогенизатора-диспергатора с уплотнением тип 2100

Приобретали торцевое уплотнение John Crane 65mm 2100K M GS1S1/GR1S1 и его аналоги, вал 65 мм, седло типа М, стандартной длины L3 = 40.5мм, тип резины G - EPDM, пара трения карбид кремния-карбид кремния/графит-карбид кремния. Все размеры данного уплотнения совпадают с нашими осевыми и диаметральными размерами идеально, у новых уплотнений разрушается резиновый сильфон и кольца пары трения [старое торцевое уплотнение с задубевшей резиной и потертым графитом подтекает, но терпит] .
Рабочие жидкости: вода, слабокислотный и слабощелочной растворы при промывке с температурой до 90 градусов, растворенные в воде пектин, цитрусовые волокна - типа манная каша, фруктово - ягодные наполнители (сироп, кусочки фруктов) от жидких до пюре.
Обычно гомогенизация проходит при температуре продукта 60-65 градусов в течении 20-30 минут один раз в смену. Очень редко 80 градусов за 5 минут.
Подачу продукта на гомогенизатор осуществляет винтовой насос давлением 3-4 бар.
Максимальная скорость вращения вала 3000 об/мин.
Закупали и устанавливали новые оригинальные торцевые уплотнения Джон Крейн 2100K, а также применяли аналоги SN2100, BS2100, TU2100...
Результат: эластомерное уплотнение тип 2100 работает не более двух смен (менее 60 минут) и разваливается. Механик заменяет уплотнение на новое каждые два рабочих дня, расходы ~ 6000 рублей за новый комплект уплотнения.
Последствия: ежемесячные расходы на закупку и замену торцевых уплотнений: 22 рабочих дня x (1/2) x 6000 = 66000 рублей. Неизбежное ухудшение технического состояния гомогенизатора при его практически ежедневной разборке и сборке.

Выводы

Проектирование и изготовление конкурентоспособного по закупочной цене оборудования для пищевой промышленности с подбором и применением одинарного торцевого уплотнения типа 2100 без использования мирового опыта и специальных знаний в области уплотнительной техники, очень часто приводит к последствиям, связанным с последующими значительными эксплуатационными расходами от простоя оборудования, а также регулярной и частой замены уплотнения вала.

10.07.2020