Значительную роль в обеспечении населения горячей водой играют циркуляционные, сетевые насосы теплоцентралей. Это они перекачивают нагретую воду от ТЭЦ к потребителям и обратно на подогрев в котлах. Поэтому особое значение приобретают повышение надежности их работы, сокращение времени на ремонтные работы и уменьшение до минимума утечек воды через уплотнения. Особенность их работы заключается в том, что температура перекачиваемой воды может составлять от 70 до 130ºС, при относительно небольшом избыточном давлении, исключающем кипение и кавитацию воды в насосе.
Эксплуатация как отечественных так и импортных торцовых уплотнений в составе сетевых насосов давала неоднозначные результаты. В одних случаях уплотнения не пропускали воду в других наблюдались утечки через уплотнения. Анализ происходящего выявил следующие причины:
Рассмотрим влияние этих факторов. Температура воды в месте установки уплотнения играет определяющую роль. Пока температура не превышает 85ºС вода, находясь в плоскопаралельной щели,образованной кольцами уплотнительной пары, нагревается от трения до температуры близкой к температуре кипения. Просочившись через щель вода не меняет своего фазового состояния, обеспечивает смазку и охлаждение колец уплотнительной пары, обеспечивая максимальный ресурс работы уплотнения.
Рассмотрим другой случай работы, когда температура в месте установки уплотнения составляет 90...130 и более градусов Цельсия. В этом случае целесообразно учесть и величину давления уплотняемой жидкости . Например, при температуре жидкости 90ºС, принятом подогреве в щели между уплотнительными кольцами до15ºС, снижение давления и изменение температуры в щели приводят к тому, что не доходя до выходной кромки уплотнительных колец вода, имеющая температуру около 105ºС, превращается в пар. При этом кольца подвергаются интенсивному кавитационному и эрозионному износу. Протяженность площадки контакта в радиальном направлении уменьшается и при достижении величины около 2мм может произойти пробой уплотнительного пояска и образоваться непрерывная утечка. Аналогичная картина будет наблюдаться, например, при повышении давления до 14кгс/см², с той лишь разницей, что зона кипения воды также будет находиться ближе к выходной кромке. Таким образом, повышение давления способствует смещению зоны начала кипения ближе к выходной кромке уплотнительного пояска и продлению времени работы уплотнения.
Теперь рассмотрим подход к выбору материалов уплотнительных колец. Если кольца работают без изменения фазового состояния жидкости, то при выборе материалов колец должны приниматься во внимание стойкость их воздействию абразивных и химических составляющих жидкости, обеспечения легкости скольжения. Если кольца работают при изменении фазового состояния жидкости, то при выборе материалов колец предпочтение целесообразно отдавать материалу с более высокой ударной вязкостью. В этом случае энергия кавитации рассеивается и поглощается более вязким материалом, происходит «самозалечивание» более твердого кольца за счет износа более мягкого. Например, пара колец из карбида кремния и силицированного графита будет работать лучше, чем пара только из карбида кремния. Более высокое содержание графита в материале колец пар трения способствует лучшему скольжению их, следовательно, меньшему тепловыделению при работе и большему сроку службы. Однако, это справедливо при отсутствие воздействия абразивных частиц, если таковые содержаться в уплотняемой жидкости, и их влияние оказывается определяющим.
Уплотнения для сетевых насосов отличаются по конструкции. Проведенный анализ характера и причин отказов уплотнений показал, что в основном не соблюдался общий принцип обеспечения работоспособности уплотнений - снижение температуры в зоне расположения колец пары трения до75-85ºС. В уплотнениях предназначенных для работы с водой при температурах 90 и более градусов Цельсия, используется кольцевой холодильник встроенный в уплотнение непосредственно в зоне колец пар трения. Преимуществом встроенных холодильников является то, что в качестве охлаждающей жидкости может использоваться вода более низкого качества, например, техническая или любая другая охлаждающая жидкость.
Другим способом снижения температуры в зоне колец является подача в нее перекачиваемой жидкости с более низкой температурой, например, воды подпитки или компенсации утечек . С целью уменьшения количества подаваемой в камеру воды, сальниковая камера разделена перегородкой, которая препятствует интенсивному перемешиванию перекачиваемой и подаваемой в сальниковую камеру воды. Количество подаваемой воды в зависимости от условий эксплуатации и конструкции насоса составляет от 0,15 до 0,4 м³/ч. В некоторых конструкциях насосов в сальниковых камерах предусмотрена установка кольцевых холодильников вокруг вала. Подвод и отвод воды в них осуществляется через штуцеры и каналы, выполненные в корпусе насоса.
Таким образом, в настоящее время созданы и успешно эксплуатируются торцовые уплотнения для насосов, перекачивающих сетевую воду с температурой более 85º-90С, с большим межремонтным сроком службы и практическим отсутствием утечек перекачиваемой среды.
Обращаем внимание технических специалистов на необходимость более внимательного заполнения опросных листов при заказе торцевых уплотнений. Для условий работы уплотнений при граничной температуре уплотняемой воды 85-90ºС и где температура уплотняемой воды превышает эту величину, не применять уплотнения удовлетворительно работающие при температурах до 85º С. Конструкции этих уплотнений имеют существенные различия, что ведет к неоправданно высоким расходам на ремонт и обслуживание уплотнений и агрегата в целом.
В следующих публикациях считаем необходимым рассказать об особенностях функционирования торцевых уплотнениях в мазутных, конденсатных, питательных и бустерных насосов.
Данный материал опубликован в газете "Энергетика и промышленность России" №9, май 2009 года
