Модернизированное торцевое уплотнение насоса Alfa Laval SRU

В предыдущей нашей публикации, касающейся уплотнительных узлов роторных насосов, выпускаемых рядом зарубежными западных компаний, мы рассмотрели некоторые недостатки их торцевых уплотнений и возможные пути их устранения. Настоящая статья базируется на выполненной краткой экспертизе и анализе штатных уплотнений. Фотографии и дополнительная информация были любезно предоставлены инженером по эксплуатации одного из промышленных предприятий нашей страны.

Для обеспечении герметичности рабочей полости объемного насоса с двумя валами, вращающимися в разные стороны, применяются компонентные одинарные торцевые уплотнения, содержащие подвижную в осевом направлении вращающуюся часть и контркольцо. По конструкции это обыкновенные торцевые уплотнения наружного расположения. Штатные прецизионные изделия [см. Эскиз 1] изготавливаются и поставляются компанией Альфа Лаваль с применением, как правило, самых дешевых материалов колец пары трения: графит (Graphite) для контркольца и вращающаяся часть, выполненная из аустенитной нержавеющей стали; вторичные уплотнительные кольца изготовлены из резины EPDM.

Компонентное уплотнение вала содержит семь позиций: стальную обойму, внутреннюю втулку, волновую пружину сжатия и три установочных винта для фиксации втулки на валу, а также вторичные резиновые улпотнительные кольца - одно для вращающейся части уплотнения, другое - для контркольца. Стальная обойма выполняет функцию вращающегося кольца пары трения, т.е. фактически является одноразовой деталью. Крутящий момент от вращающегося вала предается от стопорных винтов на внутреннюю втулку и далее к стальной обойме.

Определение причин малого срока службы уплотнения насоса

Инженер по эксплуатации обратился к нашим специалистам за помощью в определении причин малого срока службы штатных уплотнений и последующего их выхода из строя. Насос Alfa Laval SRU применяется в технологических процессах для перекачивания водного раствора солей аммония с температурой около +90^oС. Выявление указанных причин связано с проведением экспертизы и анализа конструкции технического решения штатного уплотнения.

На фотографиях [Фото 1 и 2] показана вращающаяся часть штатного торцевого уплотнения насоса. На рабочей торцовой поверхности стальной обоймы видны следы износа - концентрические микроканавки глубиной до ~ 0.1 мм. Резиновое улпотнительне кольцо внутри стальной обоймы отсутствует вследствие его разрушения в эксплуатации.

Ответное контркольцо изготовлено из графита, содержит три паза под штифты и устанавливается в корпус насоса с небольшим натягом посредством резинового уплотнительного кольца [Фото 3 и 4] .

Рабочая торцовая поверхность контркольца практически полностью изношена в осевом направлении на ~ 1.5 мм. На его наружной поверхности и корпусе насоса обнаружены подтеки рабочей жидкости и кристаллы солей беловатого цвета.

Два одинаковых контркольца, устанавливаются в крышку корпуса роторного насоса, эти детали фиксируются от их возможного проворота с помощью трех штифтов, расположенных под углом ~120 градусов.

Выполненные оценочные инженерные расчёты и последующий анализ их результатов выявили, что штатное торцевое уплотнение насоса Alfa laval SRU содержит конструктивные недостатки. Материалы колец пар трения и резиновых уплотнительных колец выбраны не рационально. В эксплуатации под действием определенного перепада давления происходит выдавливание контркольца из посадочного гнезда и последующее его осевое перемещение в сторону вращающейся части с дальнейшим предельным сжатием волновой пружины виток к витку. В результате в паре трения возрастает контактное давление до предельных значений применяемоых материалов ("графит-нержавеющая сталь"), повышается тепловыделение при недостаточном тепловотводе, и далее происходит интенсивный износ колец пары трения. Всё это в комплексе приводит [в достаточно короткий срок] к выходу из строя торцевого уплотнения.

Модернизация уплотнительного узла насоса Alfa Laval SRU

Устранение выявленных недостатков возможно путем проведения модернизации уплотнительного узла роторного насоса Alfa Laval SRU применением технических решений торцевых уплотнений 12-го типа.

Использование модернизированных ремонтопригодных торцевых уплотнений позволит сократить эксплуатационные затраты на 30%...40% [см. Фото 5]. Для колец пары трения могут использоваться твердые износостойкие материалы с возможностью их оперативной замены на месте эксплуатации. Альтернативой штатному материалу резиновых уплотнительных колец могут служить специальные эластомеры, обладающие лучшими характеристиками по химической и температурной стокости в условиях эксплуатации.