Торцевые уплотнения

Торцевые уплотнения являются наиболее надежным и самым распространенным типом защиты от протечек жидкости (или газа) по валу насоса и выхода ее в окружающую среду.  До торцевых уплотнений большинство насосных агрегатов оснащались сальниковым типом уплотнения. Сальниковое уплотнение представляет собой набивку из колец, которые сжаты вокруг вала. Данная уплотнительная система не могла похвастаться герметичностью, и из-за огромного количества прочих недостатков перестала соответствовать растущим требованиям рынка. В конечном счете, сальниковое уплотнение уступило свое место торцевым уплотнениям.  Торцевые уплотнения просты в монтаже, могут работать длительное время с минимальным обслуживанием или вообще без него.

Чаще всего торцевые уплотнения устанавливается на вал насоса или мешалки:

Содержание

Конструкция и типы торцевых уплотнений

Основными компонентами торцевого уплотнения являются уплотнительные кольца, на которых действует механическая сила, создаваемая пружинами или сильфонами, и гидравлическая сила, создаваемая давлением рабочей жидкости. Уплотнительное кольцо, которое вращается вместе с валом, называется «вращающимся кольцом». Уплотнительное кольцо, закрепленное на корпусе насоса, называется «стационарным кольцом». Вторичные уплотнения необходимы для выполнения статического уплотнения между вращающимися кольцами и валом насоса, а также между неподвижными кольцами и корпусом насоса. В качестве вторичных уплотнений чаще всего используются эластомерные кольцевые уплотнения.

  • Вращающееся кольцо
  • Стационарное кольцевое уплотнение
  • Стационарное кольцо
  • Вращающееся кольцевое уплотнение
  • Пружина
  • Вращающийся вал

Одинарные торцевые уплотнения

Одинарное торцевое уплотнение внутреннее

Это наиболее популярный и часто применяемый тип уплотнения для большинства поставленных задач. Свое имя данное уплотнение получило, потому что полностью погружено в перекачиваемую жидкость в процессе работы.

Одинарное торцевое уплотнение внешнее

В этом исполнении перекачиваемая жидкость находится внутри уплотнения, а наружная часть вращающегося кольца подвергается воздействию атмосферы.

Чаще всего данный тип уплотнения используется при работе с агрессивными жидкостями, которые могут повредить материалы внутренних уплотнений. В этом типе уплотнений, со стороны перекачиваемой среды, не применяются металлические детали. В крайних случаях используются специальные сплавы: Hastelloy или Titanium. Вращающиеся и стационарные кольца выполняют из графита, керамики или карбида кремния. Прокладки и кольцевые уплотнения используют из фторэластомера, PTFE или перфторэластомера.

Двойные торцевые уплотнения

Двойное торцевое уплотнение «спина-к-спине»

Двойные торцевые уплотнения данной конструкции рекомендуется при работе с критическими средами (легколетучими, абразивными, токсичными или ядовитыми), когда недопустима возможность попадания рабочей жидкости в атмосферу. Торцевые уплотнения «спина к спине» называются так, потому что два уплотнения расположены буквально спина к спине, что дает возможность создать барьер из затворной жидкости под давлением. Смазка поверхностей уплотнения также осуществляется затворной жидкость, которая должна быть совместима с перекачиваемой жидкостью.

В конфигурации «спина к спине» давление затворной жидкость выше на 1 бар (или на 10%) чем давление в проточной части насоса. Это позволяет избежать проблемы с раскрытием торцевого уплотнения в процессе работы, также предотвращает выход перекачиваемой среды в атмосферу

Двойное торцевое уплотнение Тандем

В этой конфигурации два уплотнения располагаются друг за другом с одинаковой ориентацией. Затворная жидкость, для данной конструкции, чаще всего находится под более низким давлением, чем рабочая среда.

В исполнении без давления есть преимущество в том, что можно не использовать дорогостоящую термосифонную систему для обвязки торцевого уплотнения, как например для конструкции «спина к спине».

Однако эта конфигурация не подходит для работы с токсичными, абразивными или высоковязкими жидкостями. Тандемные двойные уплотнения обычно используются на нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводах, где насосные агрегаты работают с жидкостями с высоким давлением насыщенных паров и с низким удельным весом.

Двойное уплотнение

Это новая конфигурация, предусмотренная стандартом API 682 (American Petroleum Institute), где два уплотнения собраны в виде тандема. Специальная конструкция уплотнительных колец дает возможность работать как в системе без давления, так и в системе с избыточным давлением (как при конфигурации «спина к спине»), получая преимущества двух предыдущих конфигураций. В этой конфигурации API 682 возможно только картриджное исполнение.

Двойное торцевое уплотнение «лицо к лицу»

«Лицо к лицу» — это последняя конфигурация из двойных торцевых уплотнений. Данная конструкция состоит из уникального центрального стационарного кольца и двух противоположных уплотнений и может работать так же, как двойное уплотнение (под давлением и без него). По сравнению с другими версиями у данного уплотнения есть ряд преимуществ:

— уменьшенные габаритные размеры;

— пружины не контактируют с перекачиваемой средой;

Выбор торцевых уплотнений и планов обвязки

Правильный подбор торцевых уплотнений для технологических процессов на химических и нефтехимических предприятиях – задача сложная и требующая детальной проработки. Многие параметры должны быть учтены при подборе: характеристики жидкости, условия эксплуатации, тип оборудования, на которое планируется установка уплотнения. Стандарт API 682 – мощный инструмент, помогающий сделать правильный выбор торцевого уплотнения для конкретного применения.

Ниже представлены типы торцевых уплотнений по стандарту API Plan 682 и рекомендации в каких случаях какое уплотнение применять.

Одинарные торцевые уплотнения

API Plan 01 (План 01)

Описание: Внутренняя промывка с нагнетания насоса. Работает схоже с Plan 11

Где применять: Чистые, неагрессивные, невоспламеняющиеся жидкости. В качестве уплотнения горизонтальный стандартных насосов.

API Plan 02 (План 02)

Описание: Глухая уплотнительная камера

Где применять: Чистые, неагрессивные, невоспламеняющиеся жидкости.  В качестве уплотнения вертикальных мешалок

API Plan 03 (План 03)

Описание: Циркуляция жидкости создается с благодаря дизайну уплотнительной камеры, который позволяет предотвратить оседание твердых включений на поверхностях уплотнений.

Где применять: Грязные или загрязненные жидкости

API Plan 11 (План 11)

Описание: Внешняя промывка жидкости с нагнетания насоса через дроссель. План обвязки по умолчанию для одинарного уплотнения

Где применять: Чистые, неполимеризующиеся жидкости

API Plan 13 (План 13)

Описание: Рециркуляция из уплотнительной камеры насоса на всасывание насоса.

Стандартный план обвязки для вертикальных насосов

Где применять: Умеренные текучие среды с умеренным содержанием твердых веществ. Неполимеризующиеся жидкости.

API Plan 14 (План 14)

Описание: Подача промывки с нагнетания насоса и рециркуляция ее на всасывание насоса. Комбинация Плана 11 и Плана 13.

Где применять: Вертикальные насосы Чистые, умеренные текучие среды, неполимеризующиеся жидкости

API Plan 21 (План 21)

               

Описание: Подача промывки с нагнетания насоса на теплообменник. Теплообменник добавляется к обвязке по Плана 11. Тем самым промывка улучшает уровень отвода тепла.

Где применять: Высокотемпературное применение, обычно менее 177°C. Горячая вода более 80°C. Чистые, неполимеризующиеся жидкости.

API Plan 23 (План 23)

Описание: Подача промывки из уплотнительной камеры насоса через теплообменник. Стандартное применение при работе с горячей водой.

Где применять: Высокотемпературное обслуживание, горячие углеводороды. Котловая вода и горячая вода выше 80°C. Чистые, не полимеризующиеся жидкости.

API Plan 31 (План 31)

Описание: Подача промывки из нагнетания насоса через циклонный сепаратор. Отделенные твердые включения возвращаются на всасывание насоса.

Где применять: Загрязненные жидкости или жидкости с включениями. Например, вода с песком. Неполимеризующиеся среды.

API Plan 32 (План 32)

 

Описание: Подача промывки из внешнего чистого источника

Где применять: Загрязненные жидкости или жидкости с включениями. Высокотемпературное исполнение. Полимеризующиеся и/или окисляющие среды.

API Plan 41 (План 41)

Описание: Подача промывки из нагнетания через циклонный сепаратор и теплообменник. Комбинация Плана 21 и Плана 31.

Где применять Высокотемпературное исполнение (жидкости с температурой до +177°C). Загрязненные жидкости или жидкости с включениями. Например, вода с песком. Неполимеризующиеся среды.

Двойные торцевые уплотнения

API Plan 52 (План 52)

Описание: Затворная жидкость циркулирует без давления через бачок. Жидкость циркулирует с помощью откачивающего кольца в двойное уплотнение

Где применять: для обвязки двойных уплотнений без давления. Для опасных, токсичных жидкостей. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров, теплоносители

API Plan 53A (План 53А)

Описание: Затворная жидкость циркулирует под давления через бачок. Жидкость циркулирует с помощью откачивающего кольца в двойное уплотнение

Где применять: для обвязки двойных уплотнений под давлением. Для опасных, токсичных жидкостей. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров, теплоносители. Грязные, абразивные и полимеризующиеся среды.

 API Plan 53B (План 53В)

Описание: Затворная жидкость циркулирует под давления с мембранным аккумулятором. Жидкость циркулирует с помощью откачивающего кольца в двойное уплотнение.

Где применять: для обвязки двойных уплотнений под давлением. Для давлений выше, чем при обвязке по Плану 53А. Для опасных, токсичных жидкостей. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров, теплоносители. Грязные, абразивные и полимеризующиеся среды.

API Plan 53C (План 53С)

Описание: Затворная жидкость циркулирует под давления с поршневым аккумулятором. Жидкость циркулирует с помощью откачивающего кольца в двойное уплотнение. Возможность динамического отслеживания давления в системе.

Где применять: для обвязки двойных уплотнений под давлением. Для давлений выше, чем при обвязке по Плану 53А. Для опасных, токсичных жидкостей. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров, теплоносители.

API Plan 54 (План 54)

Описание: Затворная жидкость циркулирует под давлением из внешнего источника.

Где применять: для обвязки двойных уплотнений под давлением. Для опасных, токсичных жидкостей. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров, теплоносители. Грязные, абразивные и полимеризующиеся среды.

API Plan 55 (План 55)

Описание: Затворная жидкость циркулирует без давления из внешнего источника.

Где применять: для обвязки двойных уплотнений без давления. Для опасных, токсичных жидкостей. Для жидкостей, которые могут затвердевать при контакте с атмосферой.

Промывка уплотнений

API Plan 62 (План 62)

Описание: Внешняя промывка со стороны атмосферы. В качестве промывочной среды чаще всего применяют пар, азот или воду.

Где применять: для предотвращения накопления твердых частиц на атмосферной стороне уплотнения и для защиты от обледенения. Применяется для одинарных торцевых уплотнений. Кристаллизирующиеся, окисляющиеся жидкости. Горячие углеводороды. Щелочи. Холодные жидкости с температурой ниже 0°C.

API Plan 65A (План 65А)

Описание: Внешний дренаж с контролем протечек на атмосферной стороне уплотнения

Где применять: может быть использовано как самостоятельная обвязка или с промывочным Планом 62. Используется с закрывающей втулкой дроссельной заслонки. Применяется при удаленных локациях и критических условиях окружающей среды

API Plan 65B (План 65В)

Описание: Внешний дренаж с контролем протечек на атмосферной стороне уплотнения

Где применять используется с закрывающей втулкой дроссельной заслонки. Для невоспламеняющихся и конденсирующихся сред. Применяется при удаленных локациях и критических условиях окружающей среды.

API Plan 66А (План 66А)

Описание: Внешний дренаж с контролем протечек на атмосферной стороне уплотнения с использованием двух дроссельных втулок в линию

Где применять может использоваться как самостоятельная обвязка или с промывочным Планом 65А, 65B. Для невоспламеняющихся и конденсирующихся сред. Применяется при удаленных локациях и критических условиях окружающей среды.

API Plan 66B (План 66В)

Описание: Внешний дренаж с контролем протечек на атмосферной стороне уплотнения с использованием дроссельной втулки и заглушки.

Где применять может использоваться как самостоятельная обвязка или с промывочным Планом 65А, 65B. Для воспламеняющихся и невоспламеняющихся сред. Применяется при удаленных локациях и критических условиях окружающей среды. Используется, когда добавляется контроль протечек на атмосферной стороне к уже существующему уплотнению.

Газовые уплотнения

API Plan 72 (План 72)

Описание: Буферная газовая система контроля состояния уплотнения без давления. В большинстве случаев с использованием азота, в качестве буферного газа.

Где применять: с двойными уплотнениями без давления. Для опасных, токсичных жидкостей. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров. Чистые, неполимеризующиеся, неокисляющиеся среды. Используются в комбинации с обвязками План 75 и/или План 76

API Plan 74 (План 74)

Описание: Затворная газовая система контроля состояния уплотнения под давлением. В большинстве случаев с использованием азота, в качестве затворного газа.

Где применять: с двойными уплотнениями под давлением. Для опасных, токсичных жидкостей. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров. Чистые, неполимеризующиеся, неокисляющиеся среды. Жидкости с умеренной температурой.

API Plan 75 (План 75)

Описание: Дренаж из уплотнительной камеры в сборник жидкости с последующим извлечением газа.

Где применять: может использоваться как самостоятельная обвязка или совместно с Планом 72. Для конденсирующихся при температуре окружающей среды жидкостях. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров. Чистые, неполимеризующиеся, неокисляющиеся среды. Агрессивные и токсичные жидкости.

API Plan 76 (План 76)

Описание: Вентиляция из уплотнительной камеры для удаления газа.

Где применять: может использоваться как самостоятельная обвязка или совместно с Планом 72. Для неконденсирующихся при температуре окружающей среды жидкостях. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров. Чистые, неполимеризующиеся, неокисляющиеся среды. Агрессивные и токсичные жидкости.

Материальное исполнение торцевых уплотнений

Хорошая работа уплотнения требует идеального прилегания поверхностей уплотнения даже при постоянном росте рабочей температуры. Кроме того, высокие скорости вращения и высокие давления, при которых должны работать уплотнения, требуют оптимальной смазки и охлаждения. Поэтому выбор подходящего материала уплотнительной поверхности является первым и самым важным шагом для длительной работы всего насосного агрегата. Рассмотрим основные материалы, используемые в торцевых уплотнениях.

Материальные исполнения колец трения

  • Графит;
  • PTFE;
  • Стеллит;
  • Хромированная сталь;
  • Карбид вольфрама;
  • Карбид кремния;

Материальные исполнения уплотнительных колец

  • Бутадиен нитрильный каучук;
  • Фторкаучук;
  • Этиленпропилен;
  • Перфторэластомер;
  • Силикон;
  • Неопрен;
  • Афлас;
  • PTFE;
  • FEP;
  • Графойл;

Основные производители

Выбор надежного торцевого уплотнения гарантирует безаварийную работу насосного агрегата в течение долгого времени. На данный на рынке представлено широкое разнообразие механических уплотнений, в том числе и российского производства. Купить торцевые уплотнения можно следующих изготовителей

 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *