Vnější versus uvnitř namontovaná těsnění, vstupní výkon čerpadla a chlazení motoru rotodynamického čerpadla
Otázka: Jaké jsou výhody jednotlivých, vně montovaných těsnění oproti jednoduchým, uvnitř montovaným těsněním?
A. Jednotlivá těsnění mají jednu sadu těsnicích ploch. Mazivo pro těsnicí plochy je obvykle čerpané médium, a proto normální únik z ucpávky unikne do atmosféry obklopující ucpávku, pokud není zajištěn nějaký typ kontejnmentu. Jednotlivá těsnění mohou být namontována uvnitř nebo vně ucpávkové komory a mohou mít rotační nebo stacionární pružiny.
Jedno těsnění namontované uvnitř je nejběžnější v průmyslu a energeticky nejúčinnější ve srovnání s jinými metodami těsnění, jako je balení a zařízení bez těsnění. Používají se ve všech průmyslových odvětvích s ohledem na typy kapalin a rozsahy vlastností těsnění, rychlost tlaku, průměr a teplotu.
Jednotlivá vnitřní těsnění jsou namontována v ucpávkové komoře zařízení (viz obrázek 5.2). Mezi výhody tohoto designu patří:
Těsnění může být chlazeno čerpanou kapalinou ve zvětšené slepé komoře, proplachem obtokem produktu nebo čistým externím proplachem.
V závislosti na konstrukci ucpávkové komory může rotační činnost sestavy ucpávky pomoci udržet nečistoty mimo těsnicí plochy.
Při správném hydraulickém vyvážení pomáhá tlak produktu udržovat těsnicí plochy uzavřené.
Při selhání těsnění se obvykle zabrání katastrofálnímu úniku. Netěsnost může být omezena stacionárními prvky ve žláze.
Vnitřní těsnění jsou k dispozici v mnoha materiálech a provedeních.
Do návrhu jsou snadno zahrnuty environmentální kontroly.
Odstředivé síly mají tendenci snižovat úniky.
Obrázek 5.2. Jedno těsnění namontované uvnitř
Jednotlivá vnější těsnění jsou namontována vně skříně zařízení (viz obrázek 5.3). Mezi výhody tohoto designu patří:
Vně namontovaná těsnění lze použít, když radiální nebo axiální prostor v komoře není dostatečný nebo není k dispozici přístup pro instalaci vnitřního těsnění.
Instalace může být jednodušší než s vnitřním těsněním. Většina konstrukcí zařízení však stále vyžaduje určitou demontáž.
Mohou být použity levnější materiály, protože mnoho součástí nemusí být vystaveno čerpanému produktu.
Těsnění lze sledovat a monitorovat z hlediska opotřebení čela těsnění.
Úpravy lze provádět bez demontáže zařízení.
Těsnění lze často za účelem čištění stáhnout.
Obrázek 5.3. Vně namontované, jednoduché těsnění
Další informace o mechanických ucpávkách naleznete v příručce HI Mechanical Seals for Pumps: Application Guidelines.
Q. Jak mohu určit příkon čerpadla pro pístové čerpadlo?
A. Příkon čerpadla lze určit pomocí převodových dynamometrů, torzních dynamometrů, tenzometrických zařízení pro měření točivého momentu, kalibrovaných motorů nebo jiných dostatečně přesných měřicích zařízení.
Je-li to vhodné, odečítají se údaje o výkonu současně s měřením průtoku. Metody měření příkonu spadají do dvou obecných kategorií:
Ty, které určují skutečný výkon nebo točivý moment dodávaný do čerpadla a jsou vyrobeny během zkoušky pomocí nějaké formy dynamometru nebo měřiče točivého momentu
Ty, které určují příkon do hnacího prvku s přihlédnutím k efektivitě řidiče při provozu za specifických podmínek
Je-li příkon čerpadla určován převodovými dynamometry, musí se nezatížený dynamometr před zkouškou staticky zkontrolovat měřením výchylky odečteného zatížení pro daný točivý moment a odečtením hodnoty táry na stupnici dynamometru při jmenovitých otáčkách s odpojeným čerpadlem. Po zkoušce by měl být dynamometr znovu zkontrolován, aby se zajistilo, že nedošlo k žádné změně. V případě změny o ± 0,5 procenta výkonu v bodě nejlepší účinnosti (BEP) by měl být test proveden znovu. Přesné měření rychlosti v rozmezí ± 0,3 procenta je zásadní.
Použití kalibrovaných dynamometrů nebo motorů je přijatelnou metodou pro měření příkonu do čerpadla. Kalibrace torzního dynamometru by měla být provedena s nasazenými prostředky indikujícími torzi. Indikátor by měl být sledován s řadou zvyšujících se zatížení a poté s řadou klesajících zatížení. Při měření se zvyšujícím se zatížením nelze zatížení v žádném okamžiku snížit. Podobně během snižování zatížení by zatížení mělo vycházet z průměru rostoucího a klesajícího zatížení, jak je určeno kalibrací. Jestliže rozdíl naměřených hodnot mezi rostoucím a klesajícím zatížením překročí 1 procento, torzní dynamometr se považuje za nevyhovující.
Jsou-li k určení příkonu čerpadla v koňských silách použity tenzometry, musí být v pravidelných intervalech kalibrovány s jejich doprovodným přístrojovým vybavením (viz obrázek 6.72). Po zkoušce se musí znovu zkontrolovat vyvážení čtecího zařízení, aby se zajistilo, že nedošlo k žádné znatelné změně. V případě změny ± 0,5 procenta výkonu na BEP se zkouška musí opakovat.
Obrázek 6.72. Připojení měřidel
Pro stanovení příkonu na hřídel čerpadla jsou vyhovující kalibrované elektromotory. Sleduje se elektrický příkon motoru a pozorování se násobí účinností motoru, aby se určil příkon do hřídele čerpadla. K měření příkonu všech motorů se použijí kalibrované laboratorní elektroměry a transformátory.
Q. Jaké metody se používají k chlazení motoru, který pohání rotodynamické čerpadlo?
A. Při konstrukci motoru lze použít mnoho způsobů chlazení. Když je chladicí vzduch nasáván z okolního prostředí, cirkuluje kolem vnitřních součástí a je vytlačován zpět do okolí, je chladicí metodou otevřený okruh. Tento typ chlazení je možný pouze u motorů s otevřenou skříní.
Chlazení v uzavřeném okruhu zahrnuje vnitřní chladivo v uzavřené smyčce, které předává teplo jinému chladivu buď přes povrch stroje, nebo pomocí výměníku tepla. Tento typ chlazení je z definice spojen se zcela uzavřenými stroji, protože primární chladicí kapalina zůstává obsažena v motoru.
Většina motorů používá ventilátory namontované na hřídeli k cirkulaci vzduchu jako primárního chladicího média. Jednou nevýhodou tohoto přístupu je, že rychlost, kterou chladicí vzduch cirkuluje, se snižuje, pokud se rychlost motoru snižuje. V některých aplikacích je nutná konstantní rychlost vzduchu. V těchto případech se často používají samostatně napájené ventilátory, které dodávají pravidelnou rychlost vzduchu bez ohledu na rychlost otáčení motoru. Zatímco vzduch je nejběžnější kapalinou používanou jako primární a/nebo sekundární chladicí kapalina v konstrukci elektromotoru, jednotky mohou být postaveny s použitím jiných – jako je chladivo, vodík, dusík, oxid uhličitý, voda a olej.
Čerpadla typu VS0 s ponořeným motorem musí mít během provozu minimální průtok chladicí kapaliny kolem motoru, aby správně odvádělo teplo. V aplikacích, jako jsou otevřené kanály s relativně nízkou rychlostí proudění kolem motoru nebo instalace, ve kterých proudění přirozeně neprotéká kolem motoru, je třeba nainstalovat průtokovou objímku, která nasává proudění kolem krytu motoru a chrání vnitřní části motoru před přehřívání. Pro aplikace s horkou kapalinou se poraďte s výrobcem čerpadla.