Изнашиваемые кольца на стороне всасывания и задние изнашиваемые кольца
Прежде чем продолжить, стоит упомянуть, что в основном существует два типа изнашиваемых колец — изнашиваемые кольца на стороне всасывания и задние изнашиваемые кольца, — каждое из которых служит своей цели.
Износные кольца на стороне всасывания предназначены для ограничения потока перекачиваемой жидкости со стороны нагнетания крыльчатки с более высоким давлением на сторону всасывания с более низким давлением. Чрезмерный зазор этих колец может привести к увеличению потока на стороне всасывания и объемной потере эффективности.
Задние компенсационные кольца, если они есть, работают в тандеме с балансировочными отверстиями, которые проходят через всасывающую проушину, чтобы снизить давление всасывания за крыльчаткой и внутри задних компенсационных колец (см. рис. 1), ограничивая осевую осевую силу. Чрезмерные зазоры задних компенсационных колец могут привести к высоким осевым усилиям, которые могут повредить упорный подшипник.
Изображение 1. Заднее компенсационное кольцо и балансировочные отверстия для ограничения осевой нагрузки
Открытые и закрытые рабочие колеса
Насосы с рабочими колесами закрытого типа будут включать компенсационное кольцо корпуса и, возможно, компенсационное кольцо рабочего колеса, которое устанавливается на наружном диаметре (OD) всасывающей проушины рабочего колеса, оба из которых являются компенсационными кольцами на стороне всасывания. Эти рабочие колеса могут также иметь задние компенсационные кольца, которые контролируют осевое усилие.
Насосы с рабочими колесами открытого типа обычно не имеют компенсационных колец всасывающих проушин, но часто имеют задние компенсационные кольца.
Изображение 2. Заднее компенсационное кольцо и балансировочные отверстия для ограничения осевой нагрузки
Зазоры износных колец и удельные скорости
Зазоры компенсационных колец более важны для одних типов рабочих колес, чем для других. Отличие заключается в соотношении между напорной и расходной характеристиками насоса, которые описываются «удельной скоростью» его конструкции. Обратите внимание, что удельная скорость — это не скорость вращения насоса, а просто отношение подачи к напору.
Рабочие колеса с более высокой удельной скоростью (справа на рис. 3) обеспечивают высокий расход, но низкий напор. Рабочие колеса с низкой удельной скоростью (слева на рис. 3) создают больший напор при более низком относительном расходе.
Изображение 3. Конкретная скорость связана с напором/расходом.
Зазоры компенсационных колец более важны для рабочих колес с низкой удельной скоростью, чем для рабочих колес с высокой удельной скоростью. Поскольку эти рабочие колеса имеют более высокие перепады давления, любая утечка через компенсационные кольца будет составлять больший процент от общего потока, чем это было бы для рабочих колес с высокой удельной скоростью.
Руководство по зазору изнашиваемого кольца
Допуски изготовителя всегда являются лучшим ориентиром для оценки фактических зазоров компенсационных колец и установки сменных компенсационных колец. Если они недоступны, следующие рекомендации хорошо работают для обычных насосов водоснабжения (муниципальное водоснабжение, сточные воды, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и т. д.) и применимы как к стороне всасывания, так и к зазору заднего компенсационного кольца.
Другой альтернативой является сверка с таблицей минимальных внутренних рабочих зазоров в стандарте API 610 (API STD 610/ISO 13709). Как показано в примере на Рисунке 4, значения в таблице API 610 очень близки к общим рекомендациям, приведенным для новых поставляемых компенсационных колец.
В таблице API 610 приведены значения диаметров компенсационных колец от 2 дюймов до 26 дюймов (от 50 миллиметров (мм) до 650 мм) с шагом 28.
Изображение 4. Минимальные внутренние рабочие зазоры API 610, сравнение значений таблицы
В таблице API 610 указаны минимальные, а не максимальные зазоры для насосов, используемых в нефтеперерабатывающих установках. Указаны минимальные зазоры, поскольку более узкие зазоры могут привести к контакту между вращающимися и неподвижными компонентами, что может привести к катастрофическому отказу машины.
Поэтому, когда устанавливаются новые компенсационные кольца и допуски производителя недоступны, значения таблицы API являются хорошим ориентиром.
Обратите внимание, что зазоры компенсационных колец всегда указываются в диаметральных измерениях, т. е. как разница между внутренним диаметром (ID) неподвижного кольца и наружным диаметром вращающегося кольца. Это означает, что фактический рабочий зазор составляет половину диаметрального зазора.
Приведенные выше рекомендации могут быть полезны при проектировании сменных компенсационных колец, когда допуски производителя недоступны. Это также может быть полезно для оценки полученных зазоров и принятия решения о необходимости замены. Некоторые производители рекомендуют заменять компенсационные кольца, когда зазоры увеличиваются на 40 процентов от исходного указанного зазора. Эта рекомендация подходит для насосов общего назначения, используемых в водоснабжении, и для рабочих колес в диапазоне удельных скоростей смешанного потока.
Как описано выше, насосы с рабочими колесами с низкой удельной скоростью вращения должны иметь более узкие зазоры, тогда как насосы с рабочими колесами с высокой удельной скоростью имеют больший запас хода.
Вывод
Надлежащие зазоры компенсационных колец являются фундаментальной задачей для обеспечения эффективной и надежной работы насоса. Приведенные здесь рекомендации должны помочь пользователям помп и поставщикам услуг достичь этих целей.
Общие указания для новых компенсационных колец
· Общие – до 5 дюймов в диаметре 0,010 + 0,002 на дюйм диаметра
· Общие – от 5 до 10 дюймов в диаметре 0,015 + 0,001 на дюйм в диаметре
· Для материалов, вызывающих истирание, добавьте 0,005 дюйма