Dlaczego warto stosować uszczelnienia mechaniczne?

Często pojawia się pytanie: „po co stosować mechaniczne uszczelnienia zamiast szczeliw, skoro szczeliwa są tańsze?” Są pewne zalety, które są oczywiste i łatwe do zrozumienia, oraz szereg innych, w przypadku których korzyści mogą nie być tak łatwo dostrzegalne.

Dlaczego warto stosować szczeliwa?

Po pierwsze, warto przyjrzeć się, dlaczego użytkownicy stosują szczeliwa i dlaczego wolą je od uszczelnień mechanicznych.

Szczeliwa do pomp są najdawniejszą, wciąż szeroko stosowaną techniką uszczelniania. Pierwotnie szczeliwa dławnicowe były wykonane ze starych lin i produktów z włókien naturalnych, które owijano wokół wałka, fizycznie wypełniając szczelinę materiałem w celu zmniejszenia wycieków. Stąd pochodzi nazwa „dławnica”.

W nowoczesnych szczeliwach stosuje się bardziej zaawansowane oploty i materiały zaprojektowane pod kątem mniejszego zużycia, redukcji tarcia i lepszej tolerancji ciepła

• Personel obsługujący jest zaznajomiony z procesem konserwacji i przepakowywania dławnic.
• W przypadku uszkodzenia szczeliwo zaczyna po prostu bardziej przeciekać, w związku z czym można je wyregulować i uszczelnić, aby zmniejszyć wyciek, nie wycofując pompy z użytkowania. Natomiast awaria uszczelnienia mechanicznego może wymagać wyłączenia pompy. Dlatego też szczeliwa do pomp są podstawowym źródłem uszczelnień do pomp pożarniczych i innych zastosowań, w których nie można ryzykować katastrofalną awarią.
• Początkowy koszt szczeliwa dławnicowego (do pomp) jest niski w porównaniu z kosztami związanymi z uszczelnieniem mechanicznym.

Dlaczego warto używać uszczelnień mechanicznych?

Koszt produktu

Prawidłowo wyregulowane uszczelnienie dławnicowe powinno być utrzymywane przy wskaźniku wycieku wynoszącym około 1 kroplę na minutę uszczelnionego produktu na cal/25 mm średnicy zewnętrznej wałka. Na wałku o średnicy 2”/50 mm oznacza to 2 krople/min lub 100 galonów/miesiąc lub 1200 galonów/rok (450 litrów/miesiąc lub 5400 litrów/rok).

Wartości te są oparte na idealnym scenariuszu, a jak wynika z doświadczenia, wskaźniki wycieków z uszczelnień dławnicowych są znacznie wyższe, często nawet do 5- do 10-krotnie.

Usuwanie ścieków i kwestie środowiskowe

W zależności od rodzaju produktu koszty usuwania odpadów mogą być znacznie wyższe niż początkowe koszty produkcji. Można to zaobserwować nawet na podstawie domowych rachunków za wodę. Nawet w przypadku samych ścieków wodnych, opłaty są znacznie wyższe niż początkowy koszt produktu.

Przedsiębiorstwa znajdują się również obecnie pod ogromną presją i ciągłą obserwacją dotyczącą kwestii związanych z ochroną środowiska. Władze państwowe znajdują się stale pod krajową i międzynarodową presją, aby zapewnić, że producenci podejmują odpowiedzialność za negatywny wpływ swoich produktów na środowisko, zaś same przedsiębiorstwa często mają cele środowiskowe do osiągnięcia. Wycieki stają się coraz mniej akceptowalne, zaś coraz większego znaczenia nabiega ochrona zasobów.

Zużycie energii

Urządzenia mechaniczne zmniejszają zużycie energii w porównaniu ze szczeliwami dławnicowymi.

Średnio większość szczeliw dławnicowych zużywa 6 razy więcej energii niż zrównoważone uszczelnienie mechaniczne. Praca urządzeń obrotowych z uszczelnieniem w dławnicy jest jak jazda samochodem z włączonym hamulcem ręcznym. Czy wpływa to na zużycie paliwa? Oczywiście, że tak i w związku z tym uszczelnione dławnice znacznie zwiększają koszty energii. W niektórych przypadkach pompy mogą pracować z niższą prędkością i sprawnością, co jeszcze bardziej zwiększa koszty.

Żywotność łożysk

Główną przyczyną awarii łożysk w urządzeniach wirujących jest zanieczyszczenie smarowania. W badaniu przeprowadzonym przez Mobil Oil odkryto, że zanieczyszczenie wody wynoszące 0,002% zmniejsza nominalną żywotność łożyska o prawie 50%.Jest to odpowiednik 2 kropli wody w litrze oleju.

Szczeliwo przecieka zgodnie z projektem i znajduje się w bliskiej odległości od łożysk. Naraża to łożyska na stałe wycieki i zanieczyszczenia. Jakiekolwiek zmniejszenie zanieczyszczenia znacznie zwiększy średni czas między awariami (MTBF), a tym samym obniży koszty konserwacji.

Brak wycieku oznacza dłuższą żywotność łożyska i mniejsze koszty przestojów. Wiele uszkodzeń uszczelnień mechanicznych przypisuje się nadmiernym ruchom wałka spowodowanym przez uszkodzone łożyska.

Zużycie wałków/tulei

Poprawnie zaprojektowane uszczelnienia mechaniczne nie powodują zużycia drogich wałków ani tulei.

Większość urządzeń wirujących jest wyposażona w nadające się do naprawy tuleje ścierane w rejonie szczeliwa dławnicowego, co ma ma związek z faktem, że szczeliwo to zostało zaprojektowane tak, aby powodować zużycie wałka w tym obszarze. Gdyby nie zamontowano tulei ścieranej, wałek wymagałby wymiany lub odtworzenia w zużytej części. Byłoby to kosztowne zarówno pod względem utrzymywania części zamiennych, jak i wydłużenia czasu przestoju podczas naprawy wałków.

Jeżeli zamontowana jest oddzielna tuleja ścierana, wiąże się to z kosztem utrzymywania części zamiennej w magazynie, ale istnieje ryzyko, że średnica wałka pod tuleją została znacznie zmniejszona, aby umożliwić montaż, istotnie zmniejszając odporność wałka na zginanie.

Uszkodzenie wałka nie jest rzadkością i wynika zwykle ze zużycia spowodowanego ciągłym zginaniem się wałka podczas pracy. Jak do tego dochodzi? Użytkowanie pompy w sposób znacznie odbiegający od punktu najlepszej wydajności, przy dławionych lub zamkniętych zaworach tłoczących, ponad przewidzianą w projekcie przepustowość; długi zwis wałka oraz zatrzymywanie i uruchamianie wytwarzają ogromne siły w obrębie woluty.

Wtedy wszystko sprowadza się do zasady dźwigni i do tego, że cienkie przedmioty zginają się łatwiej niż grube.

Tuleje wałków mogą być również notorycznie trudne w demontażu. Może to być bardzo czasochłonne, a nawet prowadzić do uszkodzenia samego wałka.

Rozcieńczenie produktu.

Szczeliwo dławnicowe często wymaga dostarczenia czystego środka płuczącego do pierścienia płuczącego. Pierwotnie miało to na celu zapobieganie przedostawaniu się powietrza do systemu podciśnieniowego i okazało się skuteczną metodą chłodzenia szczeliwa trącego o wałek.

Koszty te obejmują dostarczenie środka płuczącego, przedostawanie się środka płuczącego do atmosfery oraz rozcieńczenie samego produktu. Rozcieńczenie to może być dopuszczalne lub mogą zostać poniesione koszty związane z usunięciem rozcieńczalnika na późniejszym etapie procesu.

Brak rozcieńczania produktu w przypadku uszczelnienia mechanicznego oznacza lepszą jakość produktu i brak dodatkowych kosztów usunięcia rozcieńczalnika.

Koszty konserwacji

Zapewnienie odpowiedniej efektywności szczeliwa wymaga ciągłej uwagi. Zbytnie luzy powodują, że wskaźniki wycieków wzrastają do niedopuszczalnego poziomu, zaś zbytnia szczelność grozi spaleniem szczeliwa przy uruchomieniu, zwiększeniem wycieków, większym zużyciem wałka lub tulei oraz większym zużyciem energii. Szczeliwo nie jest zwykłą nasmarowaną liną, ale często bywa tak traktowane. Uzyskanie odpowiedniej efektywności wymaga ciągłej i sumiennej konserwacji przez cały okres eksploatacji szczeliwa.

Uszczelnienia mechaniczne nie wymagają rutynowej konserwacji.

Operacje porządkowe

Eliminacja nieszczelności zmniejsza wtórne koszty konserwacji poprzez zmniejszenie korozji oraz konieczności czyszczenia i malowania. Wtórne koszty konserwacji zostałyby znacznie obniżone.

Bezpieczeństwo

Szczeliwo przecieka, ponieważ zostało tak zaprojektowane, w związku z czym wydziela produkt do atmosfery. Jak już uzgodniliśmy, staje się to coraz bardziej niedopuszczalne ze względu na ochronę środowiska, zwłaszcza jeśli produkt ma właściwości żrące, toksyczne lub wybuchowe

Wszystkie produkty sklasyfikowane jako powodujące emisje ulotne lub niebezpieczne powinny być podwójnie uszczelnione. Znacząco zmniejsza to zanieczyszczenie powietrza; podwójne uszczelnienia mogą zapewnić zerowy poziom emisji produktu.