Торцевое уплотнение с механизмом обратного нагнетания.

Гидродинамическое уплотнение с V- или U-образным карманами, расположенными на поверхности скольжения одного из колец, от середины кольца к внутреннему краю кольца со стороны рабочей среды. Изобретены с начала 80-х годов 20-го века.

Торцевое газовое уплотнение (газодинамическое бесконтактное уплотнение) является дальнейшим развитием торцевого механического уплотнения. Принцип действия основан на создании тонкой газовой прослойки между кольцами торцевого уплотнения (зазор около 3 мкм), это происходит благодаря специальным V- или U-образным карманами, с толщиной сопоставимой с толщиной торцевого зазора, расположенными на поверхности скольжения одного из колец, от середины кольца к внешнему краю кольца со стороны затворного газа. При вращении кольца происходит нагнетание затворного газа в промежуток кармана, что приводит к образованию зазора что приводит к бесконтактному газовому скольжению: это обеспечивает минимальные потери на трение и износ уплотнения. В качестве затворного газа применяется технический воздух или азот под давлением более чем рабочая среда на 5 - 10 %. Идеально подходит для работы при низких температурах, с низкотемпературно кипящими жидкостями, для обеспечения чистоты производственного процесса (полностью исключает утечки).

Порядок замены сальников при ремонте. Проверка плотности прилегания сальника к валу.

Сальники являются подвижным уплотнением конца вала компрессора, выходящего из картера для соединения с маховиком или муфтой. Сальник предназначен для предотвращения утечки холодильного агента из картера компрессора.

В современных вертикальных и У-образных компрессорах применяют сальники с подвижным торцевым управлением. Их достоинство заключается в том, что, обеспечивая необходимую плотность картера, они надежны в работе и не подвергают износу поверхность вала. По конструкции различают сильфонные и бессильфонные сальники с металлическими или графитными кольцами трения.

Сильфонные сальники применяют на малых фреоновых компрессорах с валом диаметром менее 40 мм. Сильфонный сальник компрессора 2ФВ-6.5 (ФВ-4), состоящий из резинового, стального и бронзового колец, сильфона, пружины, направляющего стакана и крышки. На вал компрессора устанавливается с натягом кольцо из специальной фреоно-маслостойкой резины.

На него надето стальное кольцо, торцевая поверхность которого зацементирована и притерта по плите. Оба кольца вращаются вместе с валом. Бронзовое кольцо припаяно к торцевой кромке сильфона (гофрированной двухслойной латунной трубке), сильфон - к направляющему стакану.
Цилиндрическая пружина, растягивая сильфон, с равномерным усилием прижимает бронзовое кольцо к плоскости стального кольца. Бронзовое кольцо, сильфон и пружина неподвижны. Сальник обеспечивает уплотнение по валу вследствие плотного прилегания резинового кольца к валу компрессора и плотного прилегания одного к другому стального и бронзового колец.

Дополнительное уплотнение создается (в виде жидкостного затвора) смазочным маслом, находящимся в камере сальника. Неподвижные соединения уплотняются резиновыми прокладками.

Сальник пружинный двусторонний с парой трения сталь - чугун или сталь – графит применяется в компрессорах средней холодопроизводительности. Два одинаковых графитовых кольца 3 запрессованы в наружную и во внутреннюю крышки камеры сальника и закреплены в картере неподвижно.

Две пары резиновых и стальных колец установлены на валу симметрично. Цилиндрическая пружина между ними (предварительно сжатая) обеспечивает прижатие стальных колец к графитовым. Через камеру сальника циркулирует смазочное масло, подаваемое маслонасосом.

Сальник двусторонний многопружинный применяется для компрессоров с валом диаметром более 50 мм. В сальнике находится сепаратор, в котором размещены 8 цилиндрических пружин. Сжатые пружины создают равномерное усилие через обоймы на стальные подвижные кольца, прижатые к торцевой плоскости неподвижных графитовых колец, образуя подвижное торцевое уплотнение.

СПЕЦИАЛЬНЫЙ КУРС

РЕМОНТ ОСНОВНЫХ ВИДОВ ОБОРУДОВАНИЯ

Насосное оборудование.

Типы насосов. Принцип действия, применение насосного оборудования в химической промышленности. Устройство узлов и деталей насосов. Технические требования к сборке насосов разных типов. Пригонка фундапментных рам. Центровка ротора насоса в проточной части. Окончательная сборка насоса. Центровка насоса с приводом, требования, предъявляемые к качественному выполнению работы. Маркировка узлов и деталей при ремонте оборудования. Системы охлаждения и смазки насосного оборудования. Сдача оборудования в эксплуатацию.

Насос – это гидравлическая машина, в которой подводимая извне энергия (механическая, электрическая и др.) преобразуется в энергию потока жидкости, благодаря чему осуществляется ее переток. С помощью насоса жидкость можно поднять на определенную высоту и перемещать по какой-либо трубопроводной системе. Насосы являются одной из самых распространенных разновидностей машин. Их используют для различных целей: подачи воды для водоснабжения и на оросительные системы, для отвода воды из сушительных систем, в системе технического водоснабжения тепловых и атомных электростанций, в технологических процессах химической, нефтяной бумажной и других отраслей промышленности.

К насосам, используемым в химической промышленности, предъявляются повышенные требования, вызываемые особенностями перекачиваемых жидкостей и, прежде всего, их коррозийными и абразивными свойствами. Все типы насосов, несмотря на многообразие их конструктивных форм, можно разделить по принципу действия на две группы: динамические и объемные.

В динамических насосах жидкость приобретает энергию в результате силового воздействия на нее рабочего органа в рабочей камере, постоянно сообщающейся с их входом или выходом. К этой группе относятся следующие насосы: лопастные (центробежные, диагональные, осевые), вихревые, струйные, вибрационные, воздушные водоподъемники (эрлифты).

В объемных насосах жидкость приобретает энергию в результате воздействия на нее рабочего органа, периодически изменяющего вместимость рабочей камеры, попеременно сообщающейся с их входом и выходом. К этой группе насосов относятся следующие насосы: поршневые и плунжерные, роторные, крыльчатые, гидротараны, ленточные и шнуровые водоподъемники.

Во избежание выхода из строя центробежного химически стойкого электронасосного агрегата на всасывающем трубопроводе следует установить фильтр для насоса с целью очистки перекачиваемых сред от механических примесей. Фильтроэлементы устанавливаемых перед центробежными насосами фильтров имеют ячейки - 0,2…0,25 мм., а площадь фильтрующей поверхности, обеспечивающей трёхкратную номинальную подачу, составляет: для ХЦМ 1/10 = 0,024 м², для ХЦМ 3/25М = 0,06 м², для ХЦМ 6/30М = 0,12 м², для ХЦМ 9/25М = 0,18 м², для ХЦМ 12/25М = 0,24 м², ХЦМ 20/25М = 0,42 м². Если в составе перекачиваемой среды содержатся ферромагнитные частицы, то на всасывающем трубопроводе следует использовать магнитный фильтр.

Не допускается работа электрического центробежного насоса, незаполненного перекачиваемой жидкостью! Защиту насоса от работы «всухую» обеспечивает устройство УЗНД-0,5, которое при «сухом ходе» (без перекачиваемой жидкости) электродвигателя насоса производит его автоматическое отключение, тем самым сохраняя продолжительность срока службы насосного оборудования.

Требования к перекачиваемой жидкости:

- вода водопроводная, дистиллированная, деионизованная;

- водные растворы технически моющих средств (pH не более 12);

- растворы на основе фторуглеводородов;

- растворы щелочей концентрацией не более 30%;

- растворы кислот с концентрацией:

- азотной - не более 40%;

- серной - не более 70%;

- фосфорной - не более 90%;

- соляной - не более 35%.

ВНИМАНИЕ! Химические насосы типа ХЦМ не предназначены для перекачивания легковоспламеняющихся и горючих жидкостей!

Для данных целей необходимо использовать взрывозащищенные центробежные насосы типа ХЦМ В-К с проточной частью из нержавеющей стали.

Удельное объемное электрическое сопротивление менее 10⁵ Ом × м:

- температура: от 15°C до 95°C;

- концентрация взвешенных частиц не должна превышать 1,25 мг./см³;

- размер частиц: до 0,25 мм;

- плотность (ρ): не более 1500 кг/м³;

- кинематическая вязкость: не более 10×10^-6 м²/с.

Типы насосов.

Насосное оборудование, используемое на производствах предприятия ОАО «Азот» относится к типам:

а) центробежные насосы являются наиболее распространёнными и предназначены для подачи холодной или горячей воды, вязких или агрессивных жидкостей, сточных вод, смесей воды с грунтом, золой и шлаком, торфом, раздробленным каменным углём и т.п. Их действие основано на передаче кинетической энергии от вращающегося рабочего колеса тем частицам жидкости, которые находятся между его лопастями.

Под влиянием возникающей при этом центробежной силы частицы подаваемой среды из рабочего колеса перемещаются в корпус насоса и далее, а на их место под действием давления воздуха поступают новые частицы, обеспечивая непрерывную работу насоса. Рабочие колёса насоса могут быть не только с односторонним подводом жидкости, но и с двухсторонним, что позволяет почти полностью уравнивать давление жидкости на внешние боковые поверхности колеса. Одной из важных практических характеристик рабочих колёс центробежных насосов является коэффициент быстроходности — число оборотов в 1 мин такого рабочего колеса, которое геометрически подобно рассматриваемому и при подаче 75 л/сек развивает напор 1 м;

б) осевые насосы предназначены для подачи больших объёмов жидкостей. Их работа обусловлена передачей той энергии, которую получает жидкость при силовом воздействии на неё поверхности вращающихся лопастей рабочего колеса. Частицы подаваемой жидкости при этом имеют криволинейные траектории, но, пройдя через выправляющий аппарат, начинают перемещаться от входа в насос до выхода из него, в основном вдоль его оси. Есть две основных разновидностей осевых насосов: жестколопастные с лопастями, закрепленными неподвижно на втулке рабочего колеса, называемые пропеллерными, и поворотно-лопастные, оборудованные механизмом для изменения угла наклона лопастей. Насосы обеих разновидностей строят обычно одноступенчатыми, реже двухступенчатыми. Изменением наклона лопастей рабочего колеса достигается регулирование подачи с поддержанием кпд на высоком уровне в широких пределах. Рабочие колёса осевого насоса имеют очень высокий коэффициент быстроходности до 1500 об/мин;

в) вихревые насосы обладают хорошей способностью самовсасывания, т. е. возможностью начинать действие без предварительного заполнения всасывающей трубы подаваемой средой, если она имеется в корпусе насоса. Благодаря этому они применяются для подачи легкоиспаряющихся или насыщенных газами капельных жидкостей и в комбинации с центробежными насосами.

Существуют две разновидности вихревых насосов: закрытого и открытого типа. В вихревом насосе закрытого типа частицы жидкости из ячеек, расположенных по периферии рабочего колеса, под влиянием центробежных сил будут переходить в канал корпуса насоса и затем, передав часть своей кинетической энергии находящейся там среде, возвратятся в др. ячейки. Совершая винтообразное вихревое перемещение, каждая частица за время её нахождения в насосе несколько раз побывает в ячейках ротора и получит от него определенную энергию. В результате такого многоступенчатого действия вихревые насосы по сравнению с такими же центробежными насосами развивают в 3—7 раз больший напор, но работают с более низким кпд. В вихревых насосах открытого типа жидкость подводится вблизи вала насоса, проходит между лопатками рабочего колеса и отводится к выходному отверстию в корпусе из открытого (без перемычки) периферийного канала.

В зарубежной литературе вихревые насосы называются фрикционными, регенеративными, турбулентными, самовсасывающими и др.;

г) поршневые насосы отличаются большим разнообразием конструкций и широтой применения. Действие поршневых насосов состоит из чередующихся процессов всасывания и нагнетания, которые осуществляются в цилиндре насоса при соответствующем направлении движения рабочего органа — поршня или плунжера. Эти процессы происходят в одном и том же объёме, но в различные моменты времени. По способу сообщения рабочему органу поступательно-возвратного движения насосы разделяют на приводные и прямодействующие. Чтобы периодически соединять рабочий объём то со стороной всасывания, то со стороной нагнетания, в насос предусмотрены всасывающий и нагнетательные клапаны. Во время работы насоса жидкость получает главным образом потенциальную энергию, пропорциональную давлению её нагнетания. Неравномерность подачи, связанная с изменением во времени скорости движения поршня или плунжера, уменьшается с увеличением кратности действия насоса и может быть почти полностью устранена применением воздушно-гидравлического компенсатора.

Поршневые насосы классифицируют на горизонтальные и вертикальные, одинарного и многократного действия, одно- и многоцилиндровые, а также по быстроходности, роду подаваемой жидкости и др. признакам. По сравнению с центробежными насосами поршневые имеют более сложную конструкцию, отличаются тихоходностью, а следовательно, и большими габаритами, а также массой на единицу совершаемой работы. Но они обладают сравнительно высоким кпд и независимостью подачи от напора, что позволяет использовать их в качестве дозировочных.

д) роторные насосы получили распространение главным образом для осуществления небольших подач жидкости. По особенностям конструкции рабочих органов роторные насосы можно подразделить на зубчатые (шестерённые), винтовые, шиберные, коловратные, аксиально- и радиально-поршневые, лабиринтные и др. Каждый из них имеет свои разновидности, но объединяющий их признак - общность принципа действия, в основном аналогичного действию поршневых насосов. Роторные насосы отличаются отсутствием всасывающего и нагнетательного клапанов, что является их большим преимуществом и упрощает конструкцию. Зубчатый насос с внешним зацеплением двух шестерён - наиболее распространённый - всасывает жидкость при выходе зубьев одного колеса из впадин другого и нагнетает её при входе зубьев одной шестерни в зацепление с другой. Зубчатые насосы снабжаются предохранительным клапаном, который при достижении максимально допустимого давления перепускает жидкость со стороны нагнетания на сторону всасывания. Зубчатые насосы используют для подачи нефтепродуктов и др. жидкостей без абразивных примесей. Шиберный пластинчатый насос действует в результате изменения рабочих объёмов, заключённых между соседними пластинами и соответствующими участками поверхностей ротора и корпуса насоса. В левой части насос при вращении по часовой стрелке эксцентрично расположенного ротора этот объём увеличивается, из-за чего давление в нём понижается и создаётся возможность для всасывания жидкости. В другой части насоса при вращении ротора межлопаточные пространства уменьшаются, что обеспечивает нагнетание подаваемой среды. Эти насосы бывают одинарными и сдвоенными;

е) струйные насосы из числа насосов имеют наиболее широкую область применения и наибольшее разнообразие конструкций. Одним из них является водоструйный насос, действие которого состоит в основном из трёх процессов — преобразования потенциальной энергии рабочей жидкости в кинетическую, обмена количеством движения между частицами рабочей жидкости и подаваемой среды (в камере смешения), а также перехода кинетической энергии смеси рабочей и транспортируемой жидкостей в потенциальную (в диффузоре). Благодаря этому в камере смешения создаётся разрежение, что обеспечивает всасывание подаваемой среды. Затем давление смеси рабочей и транспортируемой жидкостей значительно повышается в результате снижения скорости движения, что делает возможным нагнетание. Струйные насосы просты по устройству, надёжны и долговечны в эксплуатации, но их кпд не превышает 30%.

Области применения. Особенности конструкции и принцип действия различных насосов определяют диапазоны подачи и напора, в пределах которых целесообразно применять насос того или иного типа. Использование трёх основных типов насосов характеризуется данными.

Рассматривая области применения устройств для напорной подачи жидкостей, следует также иметь в виду, что ещё в 19 веке, особенно в Великобритании, насосы использовались (до внедрения электропривода) как генераторы гидравлической энергии. Эта энергия от центральных энергетических установок (с поршневыми насос и паровыми машинами) по специальным водопроводам высокого давления передавалась на промышленные предприятия к потребителям.

С начала 20 века стали применять центробежные и роторные насосы в качестве генераторов гидравлической энергии в гидравлических передачах и системах гидропривода машин, в которых наряду с гидравлическими двигателями они являются основным элементом.