离心泵填料密封设计

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摘要:由于填料密封前期成本低,安装简单,材料容易获取,今天它仍然是一种非常流行的泵密封方法。然而,随着时间的推移,这可能是一项非常昂贵的冒险,因为它们的使用寿命相对较短,因此需要更多的维护,并且比机械密封更容易造成产品损失。

有些行业在生产过程中依赖大量的水,例如纸浆和造纸、采矿、水力发电等。具有这些工艺的行业通常使用填料密封泵,这种密封使用带有液封环的主动冲洗(见图1)来延长编织密封填料的性能(见图2)。

图1:填料密封液封环

图2:纺织填料密封圈

使用冲洗有几个原因:一种是去除或减少进入填料函的磨料量;另一个目的可能是帮助润滑和冷却填料内径(ID)和轴套外径(OD)之间的表面,特别是对于更高的轴转速工况。使用干纤维材料编织的填料密封转速越高,由于摩擦热产生的温度越高,这反过来会影响填料的使用寿命。随着现代纤维和润滑剂的进步,编织填料已经发展到不需要冲洗水来冷却或润滑。

很多时候,工厂和维护人员没有花必要的时间来彻底评估在填料函上设置冲洗管线的适当方案。机械填料环被认为是不太复杂的密封装置,但需要更高的冲洗要求。

1. 首先,确定正确的填料和液封环的布置。了解填料布置方向的含义:1L4表示液封环下方有一圈填料,上面有四圈填料;3L2表示液封环下方有三圈填料,上面有二圈填料;L5表示液封环下方没有填料,上面有五圈填料(见图3)。在填料装入泵填料函之前,确保维护人员知道填料的布置信息至关重要,否则将浪费时间重新测量液封环的位置。

图3:填料环方向1L4、3L2、L5和3L1

2. 其次,确保使用正确的填料横截面尺寸。在处理液封环上方和下方都有填料布置时,这一点非常重要。使用错误的填料横截面会影响液封环相对于冲洗口的位置,并影响填料性能。为了计算填料的正确横截面(CS)尺寸和填料函中的填料环数量,您需要知道填料函孔径(填料外径OD)、轴套直径(填料内径ID)和填料函深度。

公式1:(OD-ID)/2 = CS;填料函深度/CS = 填料的圈数

3. 第三,确定液封环冲洗的要求。一种行业惯例是将管线从泵的出口侧引至填料函。该解决方案背后的想法是,它将产生大量的流量进入填料函,以保持填料的有效密封。然而,将所有这些额外的压力引入填料函会导致填料上不必要的负载和磨损。流体密封协会创建了一个计算离心泵填料函压力的公式。需要了解一些数值,如泵吸入压力(PS)和总动态扬程(TDH)等,就可以计算出填料函的近似压力(SBP)。使用公式2确定端吸离心泵填料函的压力:

公式 2:SBP = PS + [25%(TDH)]

一旦确定了填料函的近似压力值,就需要增加额外的安全余量。设置冲洗压力的经验法则是比填料函压力高 1 巴或14.5 磅/平方英寸(psi)。这种额外增加的冲洗压力是很好的保险,可以帮助补偿系统或扬程压力的任何变化,从而使冲洗继续保持正流量。

流量控制装置有多种选件,可帮助保持填料函的适当冲洗压力。流量计设计用于维护和调节进入填料函的冲洗水量。使用这些类型的设备有助于最大限度地减少添加到流程介质中的水量。如果生产介质需要重新加热或去除水,这可以节省能源。在考虑哪种类型的流量计适合您的应用时,重要的是要了解可供选择的种类,如差压、速度、容积式、质量和明渠流量计。在选择流量计时,要考虑这些因素,以便为应用做出最佳选择。

并非每个流量计在每种应用中都能完美地运行。现实情况是,有许多类型的流量计,每种都具有不同的优势和功能。在选择时,有一些注意事项可以帮助您朝着更好的方向前进。是什么类型的流体(液体或气体)?它的密度或粘性如何?它是否含有可能影响读数的污染物或气泡?流体流动是层流还是湍流?这些都是在选择流量计之前需要回答的重要问题。

一些行业不太关心用水量,因为它的成本很低,而其它行业则与使用冲洗水相关的成本更高。水是我们的基本需求之一,是一种我们都认为理所当然的极其宝贵的资源。我们都应该尽自己的一份力量来保存和保护这一资源。

由于填料密封前期成本低,安装简单,材料容易获取,今天它仍然是一种非常流行的泵密封方法。然而,随着时间的推移,这可能是一项非常昂贵的冒险,因为它们的使用寿命相对较短,因此需要更多的维护,并且比机械密封更容易造成产品损失。

作者简介:Warren Montgomery是A.W. Chesterton公司填料和垫片的全球产品线经理,也是流体密封协会(FSA)填料部门的主席。

标签:离心泵

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