Уплотнения вала

Сальниковое или торцевое уплотнение: сравнение для центробежных насосов

Сальниковое или торцевое уплотнение выбирают по среде, температуре и допустимой утечке. Сальник на насосах К и КМ по паспорту пропускает 2-3 л/ч и работает с загрязнённой водой, торцевое держит утечку около 0,03 л/ч и допускает более горячую жидкость, но не прощает сухого хода и биения вала.

Сальниковая набивка: как работает и почему должна капать

Сальниковое уплотнение - это несколько колец мягкой набивки в камере крышки насоса, поджатых грундбуксой (крышкой сальника). Набивка прижимается к валу, а точнее к защитной втулке, которую ставят на вал именно для того, чтобы под набивкой изнашивалась сменная деталь, а не сам вал.

Сальник герметичен не полностью и не должен быть таким. Перекачиваемая жидкость, просачиваясь через набивку, смазывает и охлаждает её. Руководство по эксплуатации насосов КМ прямо указывает: при правильной подтяжке через мягкий сальник жидкость просачивается отдельными каплями или тонкой струйкой. Если сальник перетянуть до сухого состояния, набивка горит, а на защитной втулке появляется кольцевая выработка.

Нормы утечки задают изготовители. В каталоге агрегатов К и КМ утечка через сальниковое уплотнение - не более 2 л/ч для насосов на 2900 об/мин и не более 3 л/ч для насосов на 1450 об/мин. В паспорте КМ для сальника указаны те же 2-3 л/ч в зависимости от типоразмера.

Торцевое уплотнение: пара трения вместо набивки

В торцевом уплотнении жидкость удерживают два кольца с притёртыми торцами: одно вращается с валом, другое неподвижно стоит в крышке. Пружина прижимает их друг к другу, а между торцами работает тонкая плёнка перекачиваемой жидкости. Вторичные уплотнения (резиновые кольца или сильфон) герметизируют кольца по валу и по корпусу.

Утечка у исправного торцевого уплотнения на порядки меньше, чем у сальника: в паспорте КМ для торцового исполнения указано 0,03 л/ч. На практике это сухая или чуть влажная крышка.

Цена такой герметичности - требования к условиям работы:

• пара трения живёт за счёт жидкостной плёнки, поэтому сухой ход даже в течение короткого времени перегревает кольца;
• абразив в жидкости попадает в зазор между торцами и истирает их;
• биение вала и перекос при монтаже раскрывают стык.

Руководство КМ требует при монтаже торцового уплотнения особой чистоты деталей, только незначительных осевых усилий без перекосов, смазки вала мыльной водой и протирки поверхностей трения непосредственно перед установкой.

Сравнение по эксплуатационным параметрам

Температурные пределы в таблице взяты из документации на насосы К и КМ. В обозначении насоса К тип уплотнения стоит после типоразмера: К100-80-160-С (одинарный сальник), -СД (двойной сальник), -5 (одинарное торцовое).

Когда разумно оставить сальник

• Грязная или техническая вода. Насосы К допускают твёрдые включения до 0,2 мм при объёмной концентрации до 0,1%. В реальных системах орошения, мойки и оборотного водоснабжения грязи бывает больше, и набивка переносит это легче торцевой пары.
• Возможен сухой ход. Насосы, которые иногда работают при сорванном всасывании (откачка приямков, резервуары без защиты по уровню), с сальником переживут ошибку оператора.
• Удалённые объекты. Набивку из бухты можно нарезать и поставить на месте, торцевое уплотнение нужного размера придётся везти.
• Утечка не критична. Вода из сальника уходит в дренаж, и пара литров в час никому не мешает.

Для сальника важно не путать "капает" и "течёт струёй". Сильная утечка обычно означает изношенную защитную втулку или выгоревшую набивку, и подтяжка грундбуксы тут не поможет.

Когда ставить торцевое уплотнение

• Горячая вода и теплоносители. Насосы К с торцовым уплотнением работают с жидкостью до 140 °С, с одинарным сальником - только до 85 °С.
• Чистые среды и сухое помещение. Котельные, ИТП, насосные станции с электрощитами рядом: вода на полу недопустима.
• Дорогая или опасная жидкость. Химические растворы, нефтепродукты, конденсат - всё, что нельзя или жалко сливать в дренаж. Для химических насосов выбор материалов пары трения разобран в статье о насосах АХ, АХО, АХП.
• Нет персонала для подтяжки сальников. Автоматизированные станции без постоянного дежурства.

Обязательное условие - защита от сухого хода: реле давления на всасывании, датчик уровня в резервуаре или реле протока.

Двойные уплотнения для опасных сред

Если утечка перекачиваемой жидкости в атмосферу недопустима, ставят двойное уплотнение: два ряда набивки или две торцевые пары с затворной жидкостью между ними. Например, нефтяные насосы НК выпускаются с двойным торцовым или двойным сальниковым уплотнением вала (подробнее в статье о нефтяных насосах НК).

Для насосов нефтяной и газовой промышленности требования к уплотнительным системам вала задаёт ГОСТ 32600-2013 "Насосы. Уплотнительные системы вала для центробежных и роторных насосов". Он распространяется на торцовые и сальниковые уплотнения для валов диаметром от 20 до 110 мм и ориентирован на опасные, пожароопасные и токсичные производства. Его международный прототип - ISO 21049.

При работе с химическими и горючими средами разборку уплотнения выполняют только после остановки, сброса давления, слива и промывки насоса. Работают в защитных очках и перчатках, стойких к перекачиваемой среде. Остатки нефтепродуктов и пропитанную набивку утилизируют как опасные отходы, а не выбрасывают в общий мусор.

Переход с сальника на торцевое: что проверить

На многих консольных насосах крышка позволяет поставить оба варианта: изготовители К и КМ прямо пишут о взаимозаменяемых вариантах уплотнений. Перед заменой проверьте:

1. Есть ли для вашего типоразмера крышка насоса под торцевое уплотнение или уплотнение подходит в штатную сальниковую камеру.
2. Диаметр вала или защитной втулки под уплотнением и состояние поверхности. Выработку от набивки торцевое уплотнение не перекроет.
3. Биение вала и осевой люфт ротора. Изношенные подшипники сведут на нет ресурс новой пары трения.
4. Центровку насоса с двигателем после сборки.
5. Наличие защиты от сухого хода на трубопроводе.

Пошаговый монтаж описан в инструкции по замене торцевого уплотнения. Состояние подшипникового узла перед переходом стоит проверить по статье о подшипниках насосов К.

Как правильно перенабить сальник

1. Остановите насос, закройте задвижки, сбросьте давление и слейте жидкость. Отключите двигатель от сети.
2. Отверните гайки и снимите крышку сальника, извлеките старые кольца набивки специальным крючком, не царапая втулку.
3. Осмотрите защитную втулку. При кольцевой выработке втулку меняют: новая набивка на изношенной втулке течёт сразу.
4. Нарежьте кольца по диаметру втулки с косым стыком. Набивку подбирайте по сечению камеры, не по "что есть на складе".
5. Укладывайте кольца по одному, каждое доводите до дна камеры. Стыки соседних колец разносите по окружности, чтобы они не совпадали.
6. Поставьте крышку сальника и затяните гайки от руки, равномерно, без перекоса.
7. Запустите насос и подтягивайте гайки понемногу, пока утечка не станет капельной. Первые часы набивка приработается, и подтяжку повторяют.

Частые вопросы

Источники

• Каталог агрегатов центробежных консольных типа К и КМ, Гидромаш (Украина), н/д
• Электронасосы центробежные консольные моноблочные типа КМ. Руководство по эксплуатации, Ливгидромаш, н/д
• ГОСТ 32600-2013 Насосы. Уплотнительные системы вала для центробежных и роторных насосов. Общие технические требования и методы контроля, Межгосударственный совет по стандартизации, 2013
• Электронасосы типа НК (описание и технические характеристики), Al-Capital, 2008

Материал носит справочный характер. Перед ремонтом и заменой деталей сверяйтесь с паспортом и руководством по эксплуатации насоса. Заметили ошибку - напишите на admin@vvnpump.cc.