ДВОЙНЫЕ ТОРЦОВЫЕ (МЕХАНИЧЕСКИЕ) УПЛОТНЕНИЯ НАСОСА
Типы двойных торцовых уплотнений - спина к спине, тандем, лицом к лицу.
Зачем нужны двойные торцовые уплотнения.
Поскольку почти все уплотнения рассчитаны на незначительную утечку, нельзя допускать попадания опасных химикатов или легковоспламеняющихся нефтепродуктов в атмосферу или на землю. В таких случаях после основного уплотнения вдоль вала насоса устанавливается второе уплотнение. Пространство между этими двумя уплотнениями заполняется нейтральной жидкостью или газом.
Одинарные уплотнения используют перекачиваемую жидкость для обеспечения смазочной пленки между парами трения.
Одинарные уплотнения используют перекачиваемую жидкость для обеспечения смазочной пленки между парами трения.
В каких случая применятся насосы с двойными торцовыми уплотнениями.
Двойные торцовые уплотнения применяются в насосах, в которых вероятность протечки перекачиваемой жидкости во внешнюю среду не допускается или минимизируется.
Двойные торцовые уплотнения применяются в насосах, в которых вероятность протечки перекачиваемой жидкости во внешнюю среду не допускается или минимизируется.
- Требуется резервирование при выходе из строя одного уплотнения.
- Требуется герметизировать более высокое давление или уменьшают перепад давления на внутреннем уплотнении.
- Легковоспламеняющиеся жидкости.
- Токсичные и агрессивные жидкости.
- Повышенные требования к окружающей среде.
- Если перекачиваемая жидкость может менять свое состояние, кристаллизирующиеся жидкости.
- Перекачиваемый продукт не обладает смазывающей способностью или содержит механические примеси.
- Низкое давление на входе в насос.
- Высокая температура продукта.
- Дорогой продукт (перекачиваемая жидкость).
- Ответственное оборудование.
Классификация торцовых уплотнений.
В зависимости от расположения пар трения двойные торцовые уплотнения делятся на следующие группы:
1 - подвижное кольцо; 2 – неподвижное кольцо (седло)
1 - подвижное кольцо; 2 – неподвижное кольцо (седло)
В зависимости от расположения пар трения двойные торцовые уплотнения делятся на следующие группы:
Двойные уплотнения «Лицом к Спине» или Тандем.
На этих рисунках технологическая жидкость изображена синим цветом, а барьерная или буферная жидкость изображена желтым цветом.
- Буферная жидкость низкого давления
- Внутреннее уплотнение смазывается перекачиваемой жидкостью.
- Высокая степень резервирования.
Двойные уплотнения «Спина к Спине».
На рисунке технологическая жидкость изображена синим цветом, а барьерная или буферная жидкость изображена желтым цветом.
В этом и заключается идея двойного уплотнения — двухкомпонентные торцевые уплотнения устанавливаются «спина к спине» в камере уплотнения. Такая конфигурация используется во многих насосах.
- Барьерная жидкость под давлением.
- Внутреннее уплотнение смазывается барьерной жидкостью.
В этом и заключается идея двойного уплотнения — двухкомпонентные торцевые уплотнения устанавливаются «спина к спине» в камере уплотнения. Такая конфигурация используется во многих насосах.
Двойные уплотнения «Лицом к Лицу».
На рисунке технологическая жидкость изображена синим цветом, а барьерная или буферная жидкость изображена желтым цветом.
- Барьерная жидкость под давлением.
- Внутреннее уплотнение смазывается барьерной жидкостью.
Двойные уплотнения «Спина к Спине».
- Применяется для токсичных и взрывоопасных жидкостей, когда недопустимы какие-либо утечки перекачиваемой жидкости в атмосферу.
- Давление затворной (барьерной) жидкости должно быть не меньше 2 бар или на 10% выше давления перекачиваемой жидкости в районе уплотнения.
- Любая утечка будет происходить только из барьерной жидкости в перекачиваемую жидкость.
В этом и заключается идея двойного уплотнения — двухкомпонентные торцевые уплотнения устанавливаются «спина к спине» в камере уплотнения. Такая конфигурация используется во многих насосах.
Преимущества:
- Внешнее уплотнение обеспечивает полное резервирование по давлению.
- Малый осевой габарит.
- Симметричное расположение пар трения по одной линии (не всегда возможно в конфигурации «тандем»).
- Исключено сухое трение.
- Ели уплотнение имеет двойную разгрузку, то оно способно работать при изменении направления действия давления в камере уплотнения.
- Может быть изготовлено в картриджном исполнении для облегчения монтажа.
Недостатки:
- Ограничение по давлению барьерной жидкости.
- Не работает (раскрывается) если происходит изменение давления (если не используется двойная разгрузка (балансировка)).
- Разбавление продукта барьерной жидкостью.
Принцип работы двойного уплотнения "Спина к Спине".
- Для правильной работы уплотнения по схеме «спина к спине» обычно требуется барьерная жидкость (давление выше, чем у уплотняемой жидкости).
- Несбалансированное (неразгруженное) торцевое уплотнение «спина к спине» требует давления барьерной жидкости на 1 бар (изб.) выше чем давление в камере уплотнения. Барьерная жидкость находится под давлением выше чем давление в камере уплотнения, поэтому пара трения внешнего уплотнения несет большую нагрузку и должна износиться или выйти из строя первой. Когда это происходит, давление барьерной жидкости падает, что приводит к раскрытию внутренней пары трения. Другими словами, если уплотнение работает правильно, оба уплотнения выйдут из строя одновременно. С точки зрения резервирования это не очень хорошее решение.
- Если обе пары трения уплотнение имеют разгрузку (балансировку), давление жидкости между внутренней и внешней парами трения может быть выше (барьер) или ниже (буфер), чем давление перекачиваемой жидкости в камере уплотнения. Это означает, что при отсутствии барьерной/буферной жидкости оба уплотнения останутся закрытыми и продолжат работать.
- В компоновке «спина к спине» (как при разгруженном так и неразгруженном уплотнении) внешнее уплотнение почти всегда рассчитано на более низкое давление, чем внутреннее. Это связано с тем, что внешнее уплотнение представляют собой наружную конфигурацию уплотнения и подвергаются воздействию силы растяжения. Керамические материалы, как правило, менее устойчивы к растяжению, чем к сжатию, поэтому их предельное давление ниже.
- При штатной работе уплотнения риск утечки в атмосферу отсутствует.
- Изменение уровня жидкости в баке с барьерной жидкостью указывает на состояние уплотнения.
- Если критически важен мониторинг состояния уплотнения, то в системе обеспечения уплотнения (бачках) следует установить реле уровня жидкости.
- Если внутреннее уплотнение выйдет из строя первым, барьерная жидкость попадет в технологический процесс, что приведет к разбавлению продукта. Такое разбавление продукта иногда нежелательно для продуктов, которые этого не допускают.
- Применяется Plan 53 по API682.
Двойные уплотнения «Спина к Спине».
Что произойдет если выйдет из строя внешнее уплотнение.
Если выйдет из строя внешнее уплотнение, то давление барьерной жидкости упадет и насос должен быть отключен потому что может произойти утечка перекачиваемой жидкости в атмосферу.
Если выйдет из строя внешнее уплотнение, то давление барьерной жидкости упадет и насос должен быть отключен потому что может произойти утечка перекачиваемой жидкости в атмосферу.
Схема «тандем» последовательная установка уплотнений.
Это конструкция когда уплотнительные кольца (пары трения) одинаково ориентированы и установлены последовательно. Эту конфигурацию часто называют «последовательной конфигурацией уплотнительных поверхностей» или «лицом к спине» или тандем.
Преимущества:
Преимущества:
- Возможность работы с более высоким давлением перекачиваемой жидкости.
- Внешнее уплотнение обеспечивает полное резервирование при рабочем давлении, что делает его предпочтительным выбором для герметизации токсичных или опасных жидкостей/газов.
- Допускает работу с твердыми частицами и загрязненными средами.
- В зазоре уплотнения отсутствует испарение. Это предотвращает образование отложений, а также кристаллизацию перекачиваемой жидкости со стороны промывочной жидкости.
- Промывочная жидкость смазывает и охлаждает, даже когда насос работает всухую или с пониженным давлением.
- Широко применяется на нефтеперерабатывающих заводах.
- Большая длина, чем у конфигураций уплотнений «спина к спине» (это может быть проблемой, если размеры камеры торцового уплотнения ограничены).
- Сложная конструкция, более высокая цена.
- Тандемные уплотнения повышают надежность системы, потому что внешнее уплотнение работает в случае если внутреннее уплотнение выйдет из строя.
- Повышенная надежность обеспечивается благодаря тому, что внутренние и внешнее уплотнения ориентированы одинаково.
- Внутреннее уплотнения уплотняют продукт со стороны внешнего диаметра пары трения. Это более предпочтительная компоновка с точки зрения надежности уплотнения.
- В уплотнении типа «Тандем» давление барьерной жидкости действует на пару трения внешнего уплотнения снаружи. Давление действует на сжатие пары трения внешнего уплотнения.
Что происходит при поломке уплотнения типа "Тандем".
В тандемном уплотнении протечка из внутреннего уплотнение происходит в полость (бачок) с более низким давлением. Если в бачке регистрируется резкое повышение давления, оператор понимает, что первичное уплотнение вышло из строя. Если из полости жидкость вытекает, то это означает, внешнее (вторичное) уплотнение вышло из строя. В обоих случаях необходимо провести техническое обслуживание. Такая конструкция обычно используется для герметизации жидкостей, которые могут создать опасную ситуацию или изменить состояние при контакте с открытым воздухом.
Схема «лицом к лицу».
Уплотнения «Лицом к Лицу» можно использовать, когда в насосе ограничено место для размещения уплотнений «Спина к Спине» или тандемных уплотнений.
В этой конструкции часть уплотнения устанавливается в камере уплотнения, а остальная часть устанавливается снаружи уплотнительной камеры.
Принцип работы:
В этой конструкции часть уплотнения устанавливается в камере уплотнения, а остальная часть устанавливается снаружи уплотнительной камеры.
Принцип работы:
- Внутреннее уплотнение действует как внутреннее уплотнение, а внешнее уплотнение действует как внешнее уплотнение.
- Внутреннее механическое уплотнение уплотняет продукт от внутреннего к внешнему диаметру. Это более предпочтительная компоновка с точки зрения надежности уплотнения.
- Внешнее механические уплотнение уплотняет продукт от внешнего диаметра к внутреннему диаметру, что менее предпочтительно с точки зрения надежности уплотнения.
- Простая конструкция.
- Допускает большее осевое перемещение.
- Менее чувствительны к присутствию твердых частиц и загрязнению жидкости.
- Может работать в конфигурации буферной или барьерной жидкости.
- Может не полностью размещаться внутри камеры уплотнения.
- Довольно часто применяется из-за простоты изготовления и низкой стоимости.
Схема «лицом к лицу».
Недостатки:
В двойном уплотнении жидкость в полости между двумя уплотнениями находится под давлением. Таким образом, при выходе из строя первичного (внутреннего) уплотнения барьерная (нейтральная) жидкость попадёт в насос, а опасная перекачиваемая жидкость не уйдет в атмосферу. Такое исполнение обычно применяется для перекачки нестабильных, высокотоксичных, взрывоопасных, абразивных, коррозионных и вязких жидкостей.
- Внешнее уплотнение не обеспечивает полного резервирования по давлению.
- В большинстве случаев используется общий неподвижный компонент. Надежность снижается, поскольку при поломке неподвижного кольца выходят из строя оба уплотнения колец.
В двойном уплотнении жидкость в полости между двумя уплотнениями находится под давлением. Таким образом, при выходе из строя первичного (внутреннего) уплотнения барьерная (нейтральная) жидкость попадёт в насос, а опасная перекачиваемая жидкость не уйдет в атмосферу. Такое исполнение обычно применяется для перекачки нестабильных, высокотоксичных, взрывоопасных, абразивных, коррозионных и вязких жидкостей.
Названия технологических жидкостей, применяемых в торцовых уплотнениях.
Барьерная жидкость (barrier fluid) — жидкость, находящаяся под более высоким давлением, чем перекачиваемая жидкость. Она подводится в узел торцового уплотнения после первичного уплотнения для предотвращения утечки перекачиваемой жидкости в атмосферу.
Барьерная жидкость также может охлаждать и смазывать уплотнение и предотвращать попадание воздуха в случае если давление перекачиваемой жидкости ниже атмосферного.
Поскольку перекачиваемая жидкость не может проникнуть в уплотнение, барьерная жидкость эффективно защищает от попадания твердых частиц.
Барьерная жидкость уплотняется вторичным уплотнением вала. Барьерная жидкость, как правило, циркулирует по внешней системе трубопроводов. Она может подводиться как из полости высокого давления насоса, так и от внешнего источника (в случае если жидкость имеет механические примеси, высокую температуру и т.д.)
Подвод жидкости от внешнего источника может потребоваться также требуется если насос работает при пониженной частоте вращения для того чтобы обеспечить достаточный расход при низкой частоте вращения насоса.
Для сальников с мягкой набивкой потребуется внешний насос, если невозможно использовать термосифонную циркуляцию.
Буферная жидкость (Buffer fluid) — жидкость, имеет атмосферное давление или более низкое давление, чем перекачиваемая жидкость, которая вводится после первичного уплотнения для смазки и/или охлаждения уплотнения и/или разбавления утечек после первичного уплотнения. Буферная жидкость удерживается каким-либо вторичным уплотнением вала. Буферная жидкость обычно циркулирует по внешней системе трубопроводов.
Промывочная жидкость (Flush liquid) — подается к первичным поверхностям (парам трения) уплотнения под давлением, превышающим давление жидкости в камере уплотнения. Это чистая жидкость, которая очищает поверхности от твердых отложений, вредных жидкостей или паров и способствует охлаждению поверхностей уплотнения. Если выходное отверстие отсутствует, то промывочная жидкость попадает в перекачиваемую жидкость через дроссельную втулку насоса. для предотвращения утечки токсичных или опасных жидкостей
Смазывающая жидкость (Lubrication) — небольшой поток жидкости, обладающей необходимыми свойствами, подаваемый за первичным уплотнением. Смазывающая жидкость может смешиваться с технологической жидкостью и загрязнять ее. Часть смазки может протекать мимо вторичного уплотнения вместе с перекачиваемой жидкостью. Вся смазка «теряется».
Охлаждающая жидкость (Quench liquid) — поток холодной жидкости или пара, подаваемый со стороны атмосферы последнего уплотнения для конденсации вытекающего пара или предотвращения образования кристаллов или твердых частиц, которые могут помешать работе уплотнения. В качестве альтернативы, можно использовать поток теплой жидкости или пара для предотвращения образования льда при температуре перекачиваемой жидкости ниже 0°C. Для предотвращения попадания воздуха из атмосферы при давлении перекачиваемой жидкости ниже атмосферного, можно использовать чистую воду. Охлаждающая жидкость не попадает в содержащуюся жидкость.
Барьерная жидкость (barrier fluid) — жидкость, находящаяся под более высоким давлением, чем перекачиваемая жидкость. Она подводится в узел торцового уплотнения после первичного уплотнения для предотвращения утечки перекачиваемой жидкости в атмосферу.
Барьерная жидкость также может охлаждать и смазывать уплотнение и предотвращать попадание воздуха в случае если давление перекачиваемой жидкости ниже атмосферного.
Поскольку перекачиваемая жидкость не может проникнуть в уплотнение, барьерная жидкость эффективно защищает от попадания твердых частиц.
Барьерная жидкость уплотняется вторичным уплотнением вала. Барьерная жидкость, как правило, циркулирует по внешней системе трубопроводов. Она может подводиться как из полости высокого давления насоса, так и от внешнего источника (в случае если жидкость имеет механические примеси, высокую температуру и т.д.)
Подвод жидкости от внешнего источника может потребоваться также требуется если насос работает при пониженной частоте вращения для того чтобы обеспечить достаточный расход при низкой частоте вращения насоса.
Для сальников с мягкой набивкой потребуется внешний насос, если невозможно использовать термосифонную циркуляцию.
Буферная жидкость (Buffer fluid) — жидкость, имеет атмосферное давление или более низкое давление, чем перекачиваемая жидкость, которая вводится после первичного уплотнения для смазки и/или охлаждения уплотнения и/или разбавления утечек после первичного уплотнения. Буферная жидкость удерживается каким-либо вторичным уплотнением вала. Буферная жидкость обычно циркулирует по внешней системе трубопроводов.
Промывочная жидкость (Flush liquid) — подается к первичным поверхностям (парам трения) уплотнения под давлением, превышающим давление жидкости в камере уплотнения. Это чистая жидкость, которая очищает поверхности от твердых отложений, вредных жидкостей или паров и способствует охлаждению поверхностей уплотнения. Если выходное отверстие отсутствует, то промывочная жидкость попадает в перекачиваемую жидкость через дроссельную втулку насоса. для предотвращения утечки токсичных или опасных жидкостей
Смазывающая жидкость (Lubrication) — небольшой поток жидкости, обладающей необходимыми свойствами, подаваемый за первичным уплотнением. Смазывающая жидкость может смешиваться с технологической жидкостью и загрязнять ее. Часть смазки может протекать мимо вторичного уплотнения вместе с перекачиваемой жидкостью. Вся смазка «теряется».
Охлаждающая жидкость (Quench liquid) — поток холодной жидкости или пара, подаваемый со стороны атмосферы последнего уплотнения для конденсации вытекающего пара или предотвращения образования кристаллов или твердых частиц, которые могут помешать работе уплотнения. В качестве альтернативы, можно использовать поток теплой жидкости или пара для предотвращения образования льда при температуре перекачиваемой жидкости ниже 0°C. Для предотвращения попадания воздуха из атмосферы при давлении перекачиваемой жидкости ниже атмосферного, можно использовать чистую воду. Охлаждающая жидкость не попадает в содержащуюся жидкость.
Сальниковые уплотнения насосов.
Принцип работы сальникового уплотнения. Установка регулировка сальникового уплотнения.
Поломки сальниковых уплотнений.
Замена сальниковых уплотнений.
Установка сальника, регулировка сальника.
Торцовые уплотнения. Принцип работы.
Принцип работы торцовых уплотнений.
Одинарные торцовые уплотнения.
Конструкция одинарного торцового уплотнения. Разгруженное торцовое уплотнение.
Двойные торцовые уплотнения.
Конструкции двойных торцовых уплотнений. Типы двойных торцовых уплотнений.
Уплотнения по стандарту API 682.
Планы по стандарту API 682.
Другие темы курса "Принцип действия насоса. Характеристики насоса".
ДРУГИЕ КУРСЫ О НАСОСАХ.
Курсы по насосному оборудованию
- Регулирование насосов.Частотное регулирование. Параллельная работа насосов, Дроссельное регулирование (регулирование задвижкой). Подрезка рабочего колеса. Комбинированные способы регулирования насосов. Воздух в насосе.
- Кавитация.Кавитационный запас насоса. Виды кавитационных запасов (критический, допускаемый). Располагаемый кавитационный запас системы. Условие работы насоса без кавитации. Способы устранения кавитации.
- Эксплуатация насосов.Монтаж насоса. Фундаменты. Всасывающие и нагнетательные трубопроводы. Монтаж трубопроводов. Усилия от трубопроводов на патрубки насосов. Пуск и останов насосов. Фильтры на входе в насос.
- Типы насосов. Насосы по API 610.Основные типы насосов по конструкции. Типы насосов по API 610. Требования стандарта API 610.
- Уплотнения в насосах. Уплотнения по API 682.Сальникове уплотнения. Торцовые уплотнения. Одинарные уплотнения. Двойные уплотнения. Выбор уплотнения.
- Надежность насосов.Причины поломок насосов. Причины выхода из строя подшипников, уплотнений. Обслуживание и ремонт. Обеспечение надежной работы насосов. Как сократить количество ремонтов насосов.
- Подшипники в насосах.Подшипники качения. Подшипники скольжения. Способы смазки. Причины выхода из строя.
- Аудит насосных систем.Обследование насосных систем. Измерение параметров насосов на объекте (подача, напор, мощность). Способы увеличения эффективности насосной системы.
