Om lekkage bij een centrifugaalpomp te begrijpen, is het belangrijk om eerst de basiswerking van een centrifugaalpomp te kennen. Wanneer de vloeistof via de waaieropening de pomp binnenkomt en langs de schoepen omhoog stroomt, heeft deze een lagere druk en een lage snelheid. Wanneer de vloeistof door de spiraalvormige behuizing stroomt, neemt de druk toe en de snelheid. De vloeistof verlaat de pomp vervolgens via de persopening, waar de druk hoog is maar de snelheid afneemt. De vloeistof die de pomp ingaat, moet er ook weer uit. De pomp creëert opvoerhoogte (of druk), wat betekent dat de energie van de vloeistof in de pomp toeneemt.
Bepaalde defecten aan onderdelen van een centrifugaalpomp, zoals koppelingen, hydraulische en statische verbindingen en lagers, kunnen leiden tot uitval van het hele systeem, maar ongeveer 69 procent van alle pompstoringen wordt veroorzaakt door een defect aan de afdichting.
DE BEHOEFTE AAN MECHANISCHE AFDICHTINGEN
Een mechanische afdichtingEen afdichting is een apparaat dat wordt gebruikt om lekkage te voorkomen tussen een roterende as en een met vloeistof of gas gevuld vat. De belangrijkste functie ervan is het beheersen van lekkage. Alle afdichtingen lekken – dat is noodzakelijk om een vloeistoffilm over het gehele afdichtingsvlak te behouden. De lekkage aan de atmosferische zijde is relatief laag; de lekkage in bijvoorbeeld een koolwaterstof wordt gemeten met een VOC-meter in delen per miljoen.
Voordat mechanische afdichtingen werden ontwikkeld, dichtten ingenieurs een pomp doorgaans af met mechanische pakkingen. Mechanische pakkingen, een vezelachtig materiaal dat meestal was geïmpregneerd met een smeermiddel zoals grafiet, werden in stukken gesneden en in een zogenaamde "pakkingbus" gestopt. Aan de achterzijde werd vervolgens een pakkingbus toegevoegd om alles aan te drukken. Omdat de pakking direct in contact staat met de as, is smering noodzakelijk, maar dit gaat wel ten koste van het vermogen.
Een zogenaamde "lantaarnring" maakt het doorgaans mogelijk om spoelwater op de pakking aan te brengen. Dit water, dat nodig is voor de smering en koeling van de as, lekt vervolgens in het proces of in de atmosfeer. Afhankelijk van uw toepassing kan het nodig zijn om:
- Leid het spoelwater weg van het proces om besmetting te voorkomen.
- Voorkom dat spoelwater zich op de vloer verzamelt (sproeinevel), wat zowel een OSHA-risico als een aandachtspunt is op het gebied van hygiëne.
- Bescherm de lagerkast tegen spoelwater, aangezien dit de olie kan vervuilen en uiteindelijk tot lagerfalen kan leiden.
Net als bij elke pomp is het belangrijk om uw pomp te testen om de jaarlijkse gebruikskosten te bepalen. Een pakkingpomp is wellicht voordelig in installatie en onderhoud, maar als u berekent hoeveel liter water deze per minuut of per jaar verbruikt, kunt u verrast zijn door de kosten. Een mechanische afdichtingspomp kan u mogelijk veel jaarlijkse kosten besparen.
Gezien de algemene geometrie van een mechanische afdichting, bestaat er overal waar een pakking of een O-ring zit een potentieel lekpunt:
- Een geërodeerde, versleten of beschadigde dynamische O-ring (of pakking) als gevolg van de beweging van de mechanische afdichting.
- Vuil of verontreiniging tussen de mechanische afdichtingen.
- Een afwijkende werking binnen de mechanische afdichtingen.
DE VIJF SOORTEN DEFECTEN VAN AFDICHTINGSAPPARATEN
Als de centrifugaalpomp een ongecontroleerd lek vertoont, moet u alle mogelijke oorzaken grondig onderzoeken om te bepalen of reparaties of een nieuwe installatie nodig zijn.
1. Operationele storingen
Het negeren van het optimale rendementspunt: Gebruikt u de pomp wel op het optimale rendementspunt (BEP) volgens de prestatiecurve? Elke pomp is ontworpen met een specifiek rendementspunt. Wanneer u de pomp buiten dit gebied gebruikt, ontstaan er problemen met de doorstroming die leiden tot systeemuitval.
Onvoldoende netto positieve zuighoogte (NPSH): Als uw pomp niet voldoende zuighoogte heeft, kan het roterende gedeelte instabiel worden, cavitatie veroorzaken en leiden tot een defecte afdichting.
Opereren zonder enig inzicht:Als je de regelklep te laag instelt om de pomp te regelen, kan de doorstroming verstopt raken. Een verstopte doorstroming veroorzaakt recirculatie in de pomp, wat warmte genereert en lekkage van de afdichting bevordert.
Drooglopen en onjuiste ontluchting van de afdichting: Een verticale pomp is hier het meest gevoelig voor, omdat de mechanische afdichting zich bovenaan bevindt. Bij onjuiste ontluchting kan er lucht rond de afdichting vast komen te zitten, waardoor deze niet uit de pakkingbus kan ontsnappen. De mechanische afdichting zal snel defect raken als de pomp in deze toestand blijft draaien.
Lage dampmarge:Dit zijn vloeistoffen die kunnen ontbranden; hete koolwaterstoffen kunnen ontbranden zodra ze aan de atmosferische omstandigheden worden blootgesteld. Terwijl de vloeistoffilm over de mechanische afdichting beweegt, kan deze aan de atmosferische zijde ontbranden en een storing veroorzaken. Deze storing komt vaak voor bij ketelvoedingssystemen: heet water van 120-130 °C kan ontbranden door de drukval over de afdichtingsvlakken.
2. Mechanische storingen
Een verkeerde uitlijning van de as, een onbalans in de koppeling en een onbalans in de waaier kunnen allemaal bijdragen aan defecten aan de mechanische afdichting. Bovendien, als er na de installatie van de pomp verkeerd uitgelijnde leidingen aan de pomp zijn bevestigd, komt er veel spanning op de pomp te staan. Ook een slechte fundering is belangrijk: is de fundering stevig? Is deze goed afgedicht met grout? Is de fundering niet te stevig? Zijn de bouten correct bevestigd? Controleer tot slot de lagers. Als de lagers te dun zijn, zullen de assen gaan bewegen en trillingen in de pomp veroorzaken.
3. Defecten aan afdichtingscomponenten
Heeft u een goede tribologische (de studie van wrijving) combinatie? Heeft u de juiste combinatie van afdichtingsvlakken gekozen? Hoe zit het met de kwaliteit van het afdichtingsvlakmateriaal? Zijn uw materialen geschikt voor uw specifieke toepassing? Heeft u de juiste secundaire afdichtingen geselecteerd, zoals pakkingen en O-ringen, die bestand zijn tegen chemische en thermische invloeden? Uw veren mogen niet verstopt zijn en uw balgen mogen niet gecorrodeerd zijn. Let ten slotte op vervormingen van het afdichtingsvlak door druk of hitte, aangezien een mechanische afdichting onder hoge druk kan vervormen en het scheve profiel lekkage kan veroorzaken.
4. Fouten in het systeemontwerp
Je hebt een goede afdichtingsspoeling nodig, samen met voldoende koeling. Dubbele systemen hebben barrièrevloeistoffen; de hulpafdichtingspot moet op de juiste plaats zitten, met de juiste instrumentatie en leidingen. Je moet rekening houden met de lengte van de rechte pijp aan de zuigzijde – sommige oudere pompsystemen, die vaak als een complete skid werden geleverd, hebben een 90º-bocht aan de zuigzijde vlak voordat de vloeistof de waaier binnenkomt. Deze bocht veroorzaakt een turbulente stroming die instabiliteit in de roterende assemblage teweegbrengt. Alle zuig-/pers- en bypassleidingen moeten ook correct worden ontworpen, vooral als sommige leidingen in de loop der jaren zijn gerepareerd.
5. Al het overige
Andere diverse factoren zijn slechts verantwoordelijk voor ongeveer 8 procent van alle storingen. Zo zijn bijvoorbeeld soms hulpsystemen nodig om een acceptabele bedrijfsomgeving voor een mechanische afdichting te creëren. Bij dubbele systemen is een hulpvloeistof nodig als barrière die voorkomt dat verontreiniging of procesvloeistof in het milieu 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 ze geven ook signalen af van problemen die uiteindelijk ernstige schade kunnen veroorzaken. De betrouwbaarheid van een afdichting wordt sterk beïnvloed door het ontwerp van de afdichting en de bedrijfsomgeving.
Geplaatst op: 26 juni 2023