Зачем использовать торцовые уплотнения?

Часто возникает следующий вопрос: «Зачем использовать торцовые уплотнения вместо сальниковых, если сальниковые дешевле?». Существует ряд преимуществ, которые лежат на поверхности и просты для понимания. Однако есть и другие, которые не столь очевидны.

Зачем использовать сальниковые уплотнения?

Для начала полезно понять, почему люди используют сальниковые уплотнения, предпочитая их торцовым.

Сальниковые уплотнения насоса — это самый простой вид и все еще широко используемая техника уплотнения. Изначально сальниковую набивку изготавливали из старых канатов и изделий из натурального волокна, которыми обкладывали вал, заполняя зазор материалом, чтобы уменьшить утечку. Отсюда происходит понятие «сальниковая камера».

Современные сальниковые уплотнения — это и более сложное плетение, и материалы, которые меньше изнашиваются, лучше снижают трение и выдерживают тепловое воздействие.

• Занятый в техническом обслуживании персонал знаком с процессом технического обслуживания и повторной набивки сальниковых уплотнений.
• При разрушении сальниковые уплотнения начинают сильнее протекать, требуя регулировки и более плотного набивания, чтобы уменьшить утечку. При этом работу насоса можно не прерывать. В то же время сбой торцового уплотнения может потребовать выключения насоса. Именно поэтому сальниковые уплотнения используются преимущественно в пожарных насосах и другом оборудовании, для которого недопустим риск полного останова.
• Исходная стоимость сальниковой набивки (для насоса) по сравнению со стоимостью торцового уплотнения низкая.

Зачем использовать торцовые уплотнения?

Стоимость продукта

Скорость утечки надлежащим образом отрегулированной сальниковой набивки должна составлять приблизительно 1 каплю уплотняемого продукта в минуту на дюйм/25 мм наружного диаметра вала. Для вала диаметром 2,000 дюйма/50 мм это составляет 2 капли/мин или 100 галлонов/месяц, или 1200 галлонов/год (450 л/месяц или 5400 л/год).

Эти показатели выведены на основе идеального сценария, однако, как показывает опыт, скорости утечки для сальниковых уплотнений существенно выше, зачастую в 5–10 раз.

Утилизация сточных вод и экологические проблемы

В зависимости от типа продукта расходы на утилизацию сточных вод могут существенно перекрывать стоимость собственно производства. В этом легко убедиться, взглянув на счета за домашнее водоснабжение. Даже если брать в расчет только стоки воды, то расходы оказываются значительно выше изначальной стоимости продукта.

Не следует забывать, что компании сейчас находятся под сильнейшим давлением и пристальным вниманием, когда дело касается экологических вопросов. Над правительствами сейчас довлеет внутренняя и международная общественность, которая заставляет государственные структуры следить, чтобы производители принимали на себя ответственность за воздействие своей продукции на экологию, да и компании зачастую ставят перед собой экологически ориентированные цели. Утечки становятся все менее и менее приемлемыми, а сохранение ресурсов все более и более важным.

Энергопотребление

Торцовые уплотнения — в отличие от сальниковой набивки — снижают энергопотребление.

Большая часть сальниковых набивок в среднем потребляет в 6 раз больше энергии, чем сбалансированное торцовое уплотнение. Эксплуатация вращающегося оборудования при использовании сальниковых уплотнений в сальниковой камере аналогична вождению автомобиля на ручном тормозе. Повлияет ли это на расход топлива? Ну конечно же да. Так и сальниковые уплотнения существенно повышают расходы на электроэнергию. В некоторых случаях снижается скорость и производительность насосов, что дополнительно увеличивает затраты.

Срок службы подшипников

Самая явная основная причина поломки подшипников во вращающемся оборудовании — загрязнение смазочного материала. По результатам исследования, проведенного Mobil Oil, загрязнение смазки водой на 0,002 % приводит к сокращению номинального срока службы подшипников почти на 50 %. Такая степень загрязнения эквивалентна 2 каплям воды на литр масла.

Присутствие утечек — это конструктивная особенность сальникового уплотнения, которое находится в непосредственной близости от подшипников. Такое соседство подвергает подшипники постоянному воздействию утечек и загрязнению. Любое снижение уровня загрязнения приведет к существенному увеличению средней наработки на отказ (Mean Time Between Failure — MTBF), что, в свою очередь, снижает затраты на техническое обслуживание.

Отсутствие утечек — это больший срок службы подшипника и меньшие затраты на простой. Причиной многих сбоев торцовых уплотнений называют избыточное движение вала, вызванное поломкой подшипников.

Износ вала/манжеты

Соответствующим образом спроектированные торцовые уплотнения не приводят к износу ни дорогостоящих валов, ни манжет.

Большая часть вращающегося оборудования оснащается ремонтопригодными изнашиваемыми манжетами в области сальниковой набивки, чтобы компенсировать тот факт, что сальниковые уплотнения конструктивно способны изнашивать вал в этой области. Если не установить сменную манжету, то вал придется либо заменять, либо восстанавливать в области износа. Это затратно с точки зрения как хранения запасных частей, так и длительного простоя на время ремонта валов.

Если используются отдельные изнашиваемые манжеты, то встает вопрос затрат на складское хранение запасной манжеты. Однако существует еще и скрытая опасность значительного уменьшения диаметра вала под манжетой. Это позволяет установить манжету, однако существенно снижает устойчивость вала на изгиб.

Поломка валов — не столь уникальное явление. Обычно причиной становится усталость металла из-за постоянного изгибания вала в ходе эксплуатации. Как это происходит? Отклонение насоса от точки максимального КПД при дросселирующих или закрытых предохранительных клапанах с превышением проектной подачи; формирование значительной нагрузки в спиральной камере насоса из-за провисания длинных валов и циклов запуска-останова.

Это тот случай, когда все сводится к принципу рычага, и когда тонкое гнется легче, чем толстое.

При демонтаже манжет возможны очень раздражающие затруднения. Эта процедура может отнять очень много времени и привести к повреждению самого вала.

Разведение продукта.

При использовании сальниковой набивки зачастую требуется подача чистой омывающей среды на фонарное кольцо. Первопричиной была попытка предотвращения проникновения воздуха в вакуумную систему и охлаждения сальникового уплотнения по мере его трения о вал.

В этой ситуации затраты складываются из подачи омывающей среды, ее утечки за пределы системы и растворения самого продукта. Растворение может быть допустимым. Или затраты, вызываемые им, могут возникать на более поздней стадии процесса в виде удаления растворяемого вещества.

Отсутствие явления растворения продукта при использовании торцовых уплотнений не позволяет скомпрометировать качество продукта и избавляет от дополнительных затрат при удалении растворяемого вещества.

Затраты на техническое обслуживание

Для обеспечения надлежащей работы сальниковые уплотнения требуют постоянного внимания. Ослабьте их — и скорость утечки станет недопустимой. Набейте их плотнее — сальниковое уплотнение может перегреться при пуске, что приведет к увеличению утечки и энергопотребления, а также ускорению изнашивания вала или манжеты. Сальниковые уплотнения — это не просто покрытая смазкой веревка, хотя зачастую именно так к ним и относятся. Чтобы обеспечить надлежащую эксплуатацию сальниковых уплотнений, техническое обслуживание превращается в требующий аккуратности непрерывный процесс, длящийся в течение всего срока службы набивки.

Торцовые уплотнения избавят вас от регулярного технического обслуживания.

Поддержание в рабочем состоянии

Устранение утечек приводит к снижению затрат на дополнительное техническое обслуживание за счет снижения скорости коррозии, сокращения масштабов очистки и окрашивания. Затраты на дополнительное техническое обслуживание снизятся в разы.

Безопасность

Сальниковые уплотнения протекают, поскольку это обусловлено их конструкцией, и через них «уплотняемый» продукт проникает за пределы системы. Мы уже пришли к компромиссу, что такая ситуация в настоящее время становится все более недопустимой по экологическим причинам, особенно если продукт коррозионный, токсичный или взрывоопасный.

Системы, где используются продукты, для которых возможны неконтролируемые утечки, или классифицируемые как опасные, подлежат двойному уплотнению. Загрязнение воздуха снижается значительно; при двойной герметизации утечки можно предотвратить полностью.