Om lekkage van een centrifugaalpomp te begrijpen, is het belangrijk om eerst de basiswerking van een centrifugaalpomp te begrijpen. Wanneer de stroom door het rotoroog van de pomp en via de rotorbladen binnenkomt, heeft de vloeistof een lagere druk en lage snelheid. Wanneer de stroom door het slakkenhuis gaat, neemt de druk toe en neemt de snelheid toe. De stroom verlaat vervolgens de afvoer, op welk punt de druk hoog is maar de snelheid afneemt. De stroom die de pomp ingaat, moet de pomp ook weer verlaten. De pomp zorgt voor opvoerhoogte (of druk), wat betekent dat de energie van de pompvloeistof toeneemt.
Bepaalde defecten aan onderdelen van een centrifugaalpomp, zoals koppelingen, hydraulische, statische verbindingen en lagers, zullen ervoor zorgen dat het hele systeem defect raakt, maar ongeveer negenenzestig procent van alle pompstoringen is het gevolg van een defect aan het afdichtingsapparaat.
DE BEHOEFTE AAN MECHANISCHE AFDICHTINGEN
Een mechanische afdichting is een apparaat dat wordt gebruikt om lekkage tussen een roterende as en een met vloeistof of gas gevuld vat te beheersen. Zijn belangrijkste verantwoordelijkheid is het beheersen van lekkage. Alle afdichtingen lekken – dat is nodig om een vloeistoffilm over het gehele oppervlak van de mechanische afdichting te behouden. De lekkage die uit de atmosferische kant komt is vrij laag; de lekkage in een koolwaterstof wordt bijvoorbeeld gemeten door een VOC-meter in delen/miljoen.
Voordat mechanische afdichtingen werden ontwikkeld, sloten ingenieurs een pomp doorgaans af met een mechanische pakking. Mechanische pakking, een vezelachtig materiaal dat gewoonlijk is geïmpregneerd met een smeermiddel zoals grafiet, werd in secties gesneden en opgevuld in wat een ‘pakkingbus’ werd genoemd. Vervolgens werd er een pakkingbus aan toegevoegd
achterkant om alles in te pakken. Omdat de pakking in direct contact staat met de as, is smering vereist, maar dit kost nog steeds paardenkracht.
Meestal maakt een “lantaarnring” het mogelijk om spoelwater op de pakking aan te brengen. Dat water, dat nodig is om de as te smeren en te koelen, zal in het proces of in de atmosfeer lekken. Afhankelijk van uw toepassing moet u mogelijk het volgende doen:
· Leid het spoelwater weg van het proces om verontreiniging te voorkomen.
· voorkomen dat het spoelwater zich op de vloer verzamelt (overspray), wat zowel een OSHA-aangelegenheid als een huishoudelijk probleem is.
· bescherm de lagerkast tegen spoelwater, dat de olie kan vervuilen en uiteindelijk tot lageruitval kan leiden.
Zoals bij elke pomp zult u uw pomp willen testen om te ontdekken welke jaarlijkse kosten deze nodig heeft om te draaien. Een pakkingpomp kan betaalbaar zijn om te installeren en te onderhouden, maar als u berekent hoeveel liter water hij per minuut of per jaar verbruikt, zult u misschien verrast zijn door de kosten. Een mechanische asafdichtingspomp kan u mogelijk veel jaarlijkse kosten besparen.
Gezien de algemene geometrie van een mechanische afdichting, ontstaat er overal waar een pakking of O-ring aanwezig is een potentieel lekpunt:
· Een geërodeerde, versleten of versleten dynamische O-ring (of pakking) terwijl de mechanische afdichting beweegt.
· Vuil of vervuiling tussen de mechanische afdichtingen.
· Een off-design operatie binnen de mechanische afdichtingen.
DE VIJF SOORTEN STORINGEN VAN HET VERZICHTINGSAPPARAAT
Als de centrifugaalpomp een ongecontroleerd lek vertoont, moet u alle mogelijke oorzaken grondig controleren om te bepalen of reparatie of een nieuwe installatie nodig is.
1. Operationele storingen
Het beste efficiëntiepunt verwaarlozen: Gebruikt u de pomp op het beste efficiëntiepunt (BEP) op een prestatiecurve? Elke pomp is ontworpen met een
specifiek efficiëntiepunt. Wanneer u de pomp buiten dat gebied gebruikt, ontstaan er problemen met de stroming waardoor het systeem uitvalt.
Onvoldoende netto positieve aanzuighoogte (NPSH): Als u niet over voldoende aanzuighoogte voor uw pomp beschikt, kan het roterende geheel instabiel worden, cavitatie veroorzaken en resulteren in een defecte afdichting.
Werken met een dood hoofd: Als u de regelklep te laag instelt om de pomp te smoren, kunt u de stroom verstikken. Een verstikte stroom veroorzaakt recirculatie in de pomp, waardoor warmte ontstaat en het falen van de afdichting wordt bevorderd.
Drooglopen en onjuist ontluchten van afdichting: Een verticale pomp is het meest gevoelig omdat de mechanische afdichting bovenaan is geplaatst. Als u een onjuiste ventilatie heeft, kan er lucht rond de afdichting vast komen te zitten, waardoor de pakkingbus niet kan worden geëvacueerd. Als de pomp in deze toestand blijft draaien, zal de mechanische afdichting snel defect raken.
Lage dampmarge: dit zijn flitsende vloeistoffen; hete koolwaterstoffen zullen flitsen zodra ze worden blootgesteld aan atmosferische omstandigheden. Wanneer de vloeistoffilm over de mechanische afdichting gaat, kan deze aan de atmosferische kant flitsen en een storing veroorzaken. Deze storing komt vaak voor bij ketelvoedingssystemen: heet water van 250-280ºC flitst met de drukval over de afdichtingsvlakken.
2. Mechanische storingen
Een verkeerde uitlijning van de as, een onbalans van de koppeling en een onbalans van de waaier kunnen allemaal bijdragen aan defecten aan de mechanische afdichting. Bovendien, nadat de pomp is geïnstalleerd, zult u, als er verkeerd uitgelijnde leidingen op zijn vastgeschroefd, veel spanning op de pomp uitoefenen. Je moet ook een slechte basis vermijden: is de basis veilig? Is het goed gemetseld? Heeft u een zachte voet? Is het correct vastgeschroefd? En als laatste: controleer de lagers. Als de tolerantie van de lagers klein wordt, zullen de assen bewegen en trillingen in de pomp veroorzaken.
3. Defecten in afdichtingscomponenten
Heb je een goed tribologisch (de studie van wrijving) paar? Heeft u de juiste bekledingscombinaties gekozen? Hoe zit het met de materiaalkwaliteit van het afdichtingsvlak? Zijn uw materialen geschikt voor uw specifieke toepassing? Heeft u de juiste secundaire afdichtingen geselecteerd, zoals pakkingen en O-ringen, die zijn voorbereid op chemische en hitteaanvallen? Uw veren mogen niet verstopt zijn of uw balg is gecorrodeerd. Let ten slotte op vervormingen van het vlak als gevolg van druk of hitte, aangezien een mechanische afdichting onder grote druk daadwerkelijk zal buigen en het scheve profiel lekkage kan veroorzaken.
4. Fouten in het systeemontwerp
U hebt een goede afdichtingsspoeling nodig, samen met voldoende koeling. Dubbele systemen hebben barrièrevloeistoffen; de extra afdichtingspot moet zich op de juiste locatie bevinden, met de juiste instrumenten en leidingen. U moet rekening houden met de lengte van de rechte pijp bij aanzuiging; sommige oudere pompsystemen die vaak als verpakte skid werden geleverd, bevatten een 90º-elleboog bij aanzuiging vlak voordat de stroom het rotoroog binnengaat. De elleboog veroorzaakt een turbulente stroming die instabiliteiten in het roterende geheel veroorzaakt. Alle aanzuig-/pers- en bypassleidingen moeten ook op de juiste manier worden ontworpen, vooral als sommige leidingen in de loop der jaren ooit zijn gerepareerd.
5. Al het andere
Andere diverse factoren zijn verantwoordelijk voor slechts ongeveer 8 procent van alle mislukkingen. Er zijn bijvoorbeeld soms hulpsystemen nodig om een acceptabele werkomgeving voor een mechanische afdichting te bieden. Wat duale systemen betreft, heeft u een hulpvloeistof nodig die als barrière fungeert en voorkomt dat verontreiniging of procesvloeistof in de omgeving terechtkomt. Voor de meeste gebruikers zal het aanpakken van een van de eerste vier categorieën echter de oplossing bieden die ze nodig hebben.
CONCLUSIE
Mechanische afdichtingen zijn een belangrijke factor in de betrouwbaarheid van roterende apparatuur. Ze zijn verantwoordelijk voor lekkages en storingen in het systeem, maar geven ook problemen aan die uiteindelijk ernstige schade kunnen veroorzaken. De betrouwbaarheid van afdichtingen wordt sterk beïnvloed door het afdichtingsontwerp en de gebruiksomgeving.
Door Frank Rotello, werktuigbouwkundig ingenieur voor Cummins-Wagner Co.,Inc.
Posttijd: 04-jan-2022