Výhody bezucpávkového designu a odstředivá těsnění u rotodynamických čerpadel
Otázka: Jaké jsou výhody a omezení konstrukce čerpadla bez těsnění?
A. Bezucpávkové čerpadlo se používá, když je potřeba obsahovat toxické, nebezpečné a/nebo cenné kapaliny. Použití může být dáno prostorem, hlukem, prostředím nebo bezpečnostními předpisy. Tato část popisuje typy, nomenklatury a součásti bezucpávkových čerpadel rotodynamického typu. Konstrukce bezucpávkového čerpadla je založena na odstranění dynamické hřídelové ucpávky mezi smáčeným koncem odstředivého čerpadla a atmosférou. Toho je dosaženo uzavřením čerpadla a jeho rotorové sestavy uvnitř tlakové nádoby s čerpanou kapalinou. Tlaková nádoba popř"primární kontejnment"je utěsněna statickými těsněními, jako jsou těsnění nebo O-kroužky. Sestava vnitřního rotoru je poháněna rotujícím magnetickým polem, které se přenáší přes ochrannou bariéru. Bezucpávková čerpadla spadají do dvou kategorií: magneticky poháněné čerpadlo (MDP) a čerpadlo s uzavřeným motorem (CMP), jak je znázorněno na obrázcích 5.1.3.1 a 5.1.2.1.
Obrázek 5.1.3.1. Čerpadlo s magnetickým pohonem: samostatně připojené (uzavřené nebo polootevřené oběžné kolo) (Grafika s laskavým svolením Hydraulic Institute)
Obrázek 5.1.2.1. Zapouzdřené motorové čerpadlo: uzavřené, koncové sání, zavěšené oběžné koloKonstrukce ložisek mazaných kapalinou a aspekty použití jsou v podstatě stejné pro CMP a MDP. Vnitřní faktory konstrukce jednotky, jako jsou tlaky, teploty, průtoky a charakteristiky přenosu tepla v hnací části a hydraulický výkon konce čerpadla, musí být pochopeny pro správný výběr plánů cirkulace a posouzení aplikačních otázek.
Správně navržená, použitá a provozovaná bezucpávková čerpadla mohou nabídnout následující výhody:
Zvýšená bezpečnost při manipulaci s nebezpečnými kapalinami
Eliminovaný únik přes primární kontejnment do životního prostředí během normálního provozu
Volitelný záložní sekundární kontejnment
Eliminovaná ztráta cenných tekutin
Nižší hladina hluku (design CMP)
Sací tlak obvykle neovlivňuje axiální tah
Snížení nebo odstranění nákladů na pravidelnou výměnu těsnění hřídele
Pro správné použití bezucpávkového čerpadla je třeba chápat některá omezení:
Teplota vinutí motoru (CMP) nebo součástí magnetu (MDP)
Pro zajištění čisté neblikající kapaliny je nutná kontrola prostředí ložiska.
Primární plášť kontejnmentu je relativně tenký a je třeba pečlivě zvážit korozní potenciál.
Může být vyžadováno přeškolení personálu údržby.
Teplo generované pohonem může ovlivnit NPSH požadovanou u některých plánů cirkulace pro těkavé kapaliny.
Může dojít k přehřátí hnací části se ztrátou průtoku nebo ztrátou sání.
Potenciál vyšších nákladů na opravy, pokud ložiska selžou před detekcí
Další informace o bezucpávkových čerpadlech viz ANSI/HI 5.1-5.6 Bezucpávková rotodynamická čerpadla pro názvosloví, definice, použití, provoz a testování.
Otázka: Co je odstředivé těsnění v rotodynamických odstředivých čerpadlech?
A. Odstředivé těsnění je dynamické těsnění, které funguje pouze tehdy, když se hřídel čerpadla otáčí, a nemá žádný těsnicí účinek, když je hřídel v klidu. Skládá se z expeleru nebo sady expelerů umístěných v samostatné komoře za oběžným kolem, které je typicky opatřeno vyhazovacími lopatkami na zadním plášti.
Když čerpadlo běží, odstředivé těsnění vytváří tlak Na k vyrovnání tlaku Pb, jak je znázorněno na obrázku 12.3.8.3.6, aby čerpadlo fungovalo bez úniku.
Obrázek 12.3.8.3.6. Odstředivé (dynamické) těsnění s"suchého typu"baleníOdstředivé (dynamické) těsnění je třeba kombinovat se záložním nebo statickým těsněním, aby se zabránilo úniku, když čerpadlo neběží. Obecnými požadavky na záložní těsnící zařízení je, že musí staticky těsnit, když je čerpadlo vypnuto, a musí běžet nasucho během provozu čerpadla. Toho lze dosáhnout suchým těsněním, vícenásobným břitovým těsněním, jinými patentovanými zařízeními nebo mechanickými těsněními buď s možností chodu nasucho, nebo vybavenými samostatným proplachem.
Je zde maximální povolený sací tlak Ps nad nimiž v závislosti na rychlosti otáčení nebude odstředivé těsnění správně fungovat. Z tohoto důvodu nejsou odstředivá těsnění účinná na druhém nebo vyšších stupních instalací s více čerpadly, kde jsou čerpadla uspořádána tak, že plný výtlak předchozího stupně je aplikován na sání následujícího stupně.
Pokud jsou čerpadla instalována ve stanovených intervalech a výškách rozmístěných podél dopravního potrubí kalu, je možné použít odstředivé těsnění na všech stupních. Uspořádání by mělo být takové, aby sací tlaky na každém stupni byly přibližně stejné a nepřesahovaly 10 až 20 procent výstupního tlaku. Aby byla zajištěna správná funkce, měla by být provedena analýza výkonu odstředivého těsnění na základě skutečné dopravní výšky, průtoku a sacího tlaku.